При выполнении трюка «Летающий велосипедист» гонщик движется по трамплину под действием силы тяжести, начиная движение из состояния покоя с высоты Н (см. рис.).
На краю трамплина скорость гонщика направлена под углом 
к горизонту. Пролетев по воздуху, гонщик приземляется на горизонтальный стол, находящийся на той же высоте, что и край трамплина. Какова высота полета h на этом трамплине? Сопротивлением воздуха и трением пренебречь.
Какие законы Вы используете для описания гонщика по трамплину? Обоснуйте их применение к данному случаю.
Обоснование
Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. Поскольку размеры гонщика малы, то будем описывать его моделью материальной точки.
При движении до точки отрыва на гонщика действуют сила тяжести 
и сила реакции опоры 
В ИСО изменение полной механической энергии равно работе всех непотенциальных сил, действующих на тело. В данном случае такой силой является сила реакции опоры В процессе движения до точки отрыва в любой точке траектории 
перпендикулярна 
а значит ее работа равна нулю, следовательно, механическая энергия тела сохраняется. Значит, в ИСО можно применить закон сохранения энергии при движении гонщика до точки отрыва
После отрыва от трамплина гонщика его движение происходит в поле Земного тяготения. При криволинейном движении проекция ускорения свободного падения на ось 0x равна нулю, поэтому применимы законы прямолинейного равномерного движения. Проекция ускорения на ось 0y равна — g, поэтому применимы законы прямолинейного равноускоренного движения.
Перейдем к решению.
Модель гонщика — материальная точка. Считаем полет свободным падением с начальной скоростью 
направленной под углом 
к горизонту. Данное движение происходит с ускорением свободного падения. Тогда проекция начальной скорости на вертикальную ось равна 
в верхней точке траектории скорость направлена горизонтально, поэтому ее проекция на вертикальную ось равна 0. Из формулы 
получаем, что высота полета определяется из выражения 
Модуль начальной скорости определяется из закона сохранения энергии 
так что 
При 
получаем 
Ответ: высота подъема 
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Критерий 1 | |
Верно обоснована возможность использования законов (закономерностей). | 1 |
В обосновании возможности использования законов (закономерностей) допущена ошибка. ИЛИ Обоснование отсутствует. | 0 |
| Критерий 2 | |
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: закон сохранения энергии, выражение для высоты полета брошенного тела в поле силы тяжести); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений величин, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования, приводящие к правильному ответу; IV) представлен правильный ответ. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). ИЛИ В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальный балл | 4 |
При выполнении трюка «Летающий велосипедист» гонщик движется по трамплину под действием силы тяжести, начиная движение из состояния покоя с высоты Н (см. рис.).
На краю трамплина скорость гонщика направлена под углом к горизонту. Пролетев по воздуху, гонщик приземляется на горизонтальный стол, находящийся на той же высоте, что и край трамплина. Какова дальность полета L на этом трамплине? Cопротивлением воздуха и трением пренебречь.
Какие законы Вы используете для описания движения гонщика по трамплину? Обоснуйте их применение к данному случаю.
Обоснование
Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. Поскольку размеры гонщика малы, то будем описывать его моделью материальной точки.
При движении до точки отрыва на гонщика действуют сила тяжести и сила реакции опоры В ИСО изменение полной механической энергии равно работе всех непотенциальных сил, действующих на тело. В данном случае такой силой является сила реакции опоры В процессе движения до точки отрыва в любой точке траектории перпендикулярна а значит ее работа равна нулю, следовательно, механическая энергия тела сохраняется. Значит, в ИСО можно применить закон сохранения энергии при движении гонщика до точки отрыва
После отрыва от трамплина гонщика его движение происходит в поле Земного тяготения. При криволинейном движении проекция ускорения свободного падения на ось 0x равна нулю, поэтому применимы законы прямолинейного равномерного движения. Проекция ускорения на ось 0y равна — g, поэтому применимы законы прямолинейного равноускоренного движения.
Перейдем к решению.
Модель гонщика — материальная точка. Считаем полет свободным падением с начальной скоростью направленной под углом 
к горизонту. Рассмотрим проекции скорости на горизонтальную и вертикальную оси:
В тот момент, когда велосипедист достигнет наивысшей точки полета вертикальная проекция его скорости станет равной нулю, при этом в горизонтальном направлении он пролетит половину пути. Найдем время, за которое велосипедист достигнет наивысшей точки:
Ясно, что вторую половину пути в горизонтальном направлении он преодолеет за то же время. То есть время его полета 
Найдем путь, который велосипедист пролетел в горизонтальном направлении:
Модуль начальной скорости определяется из закона сохранения энергии
так что 
При получаем:
Ответ: дальность полета 
Критерии оценки выполнения задания | Баллы |
Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы: 1. верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; 2. проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ (включая единицы измерения). При этом допускается решение «по частям» (с промежуточными вычислениями). | 3 |
Представленное решение содержит п. 1 полного решения, но и имеет один из следующих недостатков: - в необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка;
ИЛИ - необходимые математические преобразования и вычисления логически верны, не содержат ошибок, но не закончены;
ИЛИ - не представлены преобразования, приводящие к ответу, но записан правильный числовой ответ или ответ в общем виде;
ИЛИ решение содержит ошибку в необходимых математических преобразованиях и не доведено до числового ответа. | 2 |
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев: - представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа; ИЛИ ИЛИ | 1 |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Критерий 1 | |
Верно обоснована возможность использования законов (закономерностей). | 1 |
В обосновании возможности использования законов (закономерностей) допущена ошибка. ИЛИ Обоснование отсутствует. | 0 |
| Критерий 2 | |
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: закон сохранения энергии, выражение для дальности полета брошенного тела в поле силы тяжести); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений величин, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования, приводящие к правильному ответу; IV) представлен правильный ответ. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). ИЛИ В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальный балл | 4 |
При выполнении трюка «Летающий велосипедист» гонщик движется по гладкому трамплину под действием силы тяжести, начиная движение из состояния покоя с высоты Н (см. рис.). На краю трамплина скорость гонщика направлена под углом α = 60° к горизонту. Пролетев по воздуху, он приземляется на горизонтальный стол, находящийся на той же высоте, что и край трамплина. Какова максимально возможная высота полета гонщика?
Какие законы Вы используете для описания гонщика по трамплину? Обоснуйте их применение к данному случаю.
Обоснование
Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. Поскольку размеры гонщика малы, то будем описывать его моделью материальной точки.
При движении до точки отрыва на гонщика действуют сила тяжести и сила реакции опоры В ИСО изменение полной механической энергии равно работе всех непотенциальных сил, действующих на тело. В данном случае такой силой является сила реакции опоры В процессе движения до точки отрыва в любой точке траектории перпендикулярна а значит ее работа равна нулю, следовательно, механическая энергия тела сохраняется. Значит, в ИСО можно применить закон сохранения энергии при движении гонщика до точки отрыва
После отрыва от трамплина гонщика его движение происходит в поле Земного тяготения. При криволинейном движении проекция ускорения свободного падения на ось 0x равна нулю, поэтому применимы законы прямолинейного равномерного движения. Проекция ускорения на ось 0y равна — g, поэтому применимы законы прямолинейного равноускоренного движения.
Перейдем к решению.
1-й способ
Применим закон сохранения энергии и найдем скорость велосипедиста при отрыве от трамплина:
Рассмотрим проекции скорости на горизонтальную и вертикальную оси:
В тот момент, когда велосипедист достигнет наивысшей точки полета, вертикальная проекция его скорости станет равной нулю. Найдем время 
через которое велосипедист достигнет наивысшей точки траектории. Время отсчитывается от момента отрыва велосипедиста от трамплина.
Координата y зависит от времени по закону 
Значит, максимальная высота полета велосипедиста:
2-й способ
Применим закон сохранения энергии и найдем скорость велосипедиста при отрыве от трамплина:
при этом ее проекции на горизонтальную и вертикальную оси:
В наивысшей точке полета скорость велосипедиста горизонтальна и равна 
Запишем закон сохранения энергии:
Ответ: 
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Критерий 1 | |
Верно обоснована возможность использования законов (закономерностей). | 1 |
В обосновании возможности использования законов (закономерностей) допущена ошибка. ИЛИ Обоснование отсутствует. | 0 |
| Критерий 2 | |
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае — закон сохранения энергии, формулы для координат тел при равноускоренном движении в поле силы тяжести); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений величин, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования, приводящие к правильному ответу; IV) представлен правильный ответ. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности и проведены необходимые преобразования, но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ Лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.). ИЛИ В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В одной из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальный балл | 4 |
При выполнении трюка «Летающий велосипедист» гонщик движется по гладкому трамплину под действием силы тяжести, начиная движение из состояния покоя с некоторой высоты (см. рис.). На краю трамплина скорость гонщика направлена под углом α = 60° к горизонту. Пролетев по воздуху, он приземлился на горизонтальный стол на той же высоте, что и край трамплина. Дальность полета гонщика равна S. На какой высоте Н над краем трамплина находится стартовая точка?
Какие законы Вы используете для описания гонщика по трамплину? Обоснуйте их применение к данному случаю.
Обоснование
Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. Поскольку размеры гонщика малы, то будем описывать его моделью материальной точки.
При движении до точки отрыва на гонщика действуют сила тяжести и сила реакции опоры В ИСО изменение полной механической энергии равно работе всех непотенциальных сил, действующих на тело. В данном случае такой силой является сила реакции опоры В процессе движения до точки отрыва в любой точке траектории перпендикулярна а значит ее работа равна нулю, следовательно, механическая энергия тела сохраняется. Значит, в ИСО можно применить закон сохранения энергии при движении гонщика до точки отрыва
После отрыва от трамплина гонщика его движение происходит в поле Земного тяготения. При криволинейном движении проекция ускорения свободного падения на ось 0x равна нулю, поэтому применимы законы прямолинейного равномерного движения. Проекция ускорения на ось 0y равна — g, поэтому применимы законы прямолинейного равноускоренного движения.
Перейдем к решению.
Применим закон сохранения энергии и найдем скорость велосипедиста при отрыве от трамплина:
Рассмотрим проекции скорости на горизонтальную и вертикальную оси:
В тот момент, когда велосипедист достигнет наивысшей точки полета вертикальная проекция его скорости станет равной нулю, при этом в горизонтальном направлении он пролетит половину пути. Найдем время, за которое велосипедист достигнет наивысшей точки:
Ясно, что вторую половину пути в горизонтальном направлении он преодолеет за то же время. То есть время его полета Найдем путь, который велосипедист пролетел в горизонтальном направлении:
Откуда 
Ответ: 
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Критерий 1 | |
Верно обоснована возможность использования законов (закономерностей). | 1 |
В обосновании возможности использования законов (закономерностей) допущена ошибка. ИЛИ Обоснование отсутствует. | 0 |
| Критерий 2 | |
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае — закон сохранения энергии, формулы для координат тел при равноускоренном движении в поле силы тяжести); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений величин, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования, приводящие к правильному ответу; IV) представлен правильный ответ. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности и проведены необходимые преобразования, но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ Лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.). ИЛИ В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В одной из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальный балл | 4 |
При выполнении трюка «Летающий велосипедист» гонщик движется по гладкому трамплину под действием силы тяжести, начиная движение из состояния покоя с некоторой высоты (см. рис.). На краю трамплина скорость гонщика направлена под углом α = 60° к горизонту. Пролетев по воздуху, он приземляется на горизонтальный стол, поднявшись в полете на высоту h над краем трамплина. С какой высоты H начинал движение гонщик?
Какие законы Вы используете для описания гонщика по трамплину? Обоснуйте их применение к данному случаю.
Обоснование
Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. Поскольку размеры гонщика малы, то будем описывать его моделью материальной точки.
При движении до точки отрыва на гонщика действуют сила тяжести и сила реакции опоры В ИСО изменение полной механической энергии равно работе всех непотенциальных сил, действующих на тело. В данном случае такой силой является сила реакции опоры В процессе движения до точки отрыва в любой точке траектории перпендикулярна а значит ее работа равна нулю, следовательно, механическая энергия тела сохраняется. Значит, в ИСО можно применить закон сохранения энергии при движении гонщика до точки отрыва
После отрыва от трамплина гонщика его движение происходит в поле Земного тяготения. При криволинейном движении проекция ускорения свободного падения на ось 0x равна нулю, поэтому применимы законы прямолинейного равномерного движения. Проекция ускорения на ось 0y равна — g, поэтому применимы законы прямолинейного равноускоренного движения.
Перейдем к решению.
Применим закон сохранения энергии и найдем скорость велосипедиста при отрыве от трамплина:
Рассмотрим проекции скорости на горизонтальную и вертикальную оси:
В тот момент, когда велосипедист достигнет наивысшей точки полета вертикальная проекция его скорости станет равной нулю, при этом в горизонтальном направлении он пролетит половину пути. Найдем время за которое велосипедист достигнет наивысшей точки:
Координата y зависит от времени по закону
Значит, максимальная высота полета велоспедиста:
Откуда 
Ответ: 
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Критерий 1 | |
Верно обоснована возможность использования законов (закономерностей). | 1 |
В обосновании возможности использования законов (закономерностей) допущена ошибка. ИЛИ Обоснование отсутствует. | 0 |
| Критерий 2 | |
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае — закон сохранения энергии, формулы для координат тел при равноускоренном движении в поле силы тяжести); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений величин, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования, приводящие к правильному ответу; IV) представлен правильный ответ. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности и проведены необходимые преобразования, но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ Лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.). ИЛИ В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В одной из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальный балл | 4 |
Наверх