Emelt szintű fizika érettségi 2013. május I. rész 12. feladat
(Feladat azonosítója: fizmee_201305_1r_12 )
Témakör: *Mechanika ( teszt, hajítás)

Függőlegesen fellövünk egy golflabdát. Az alábbi grafikonokon a labda mozgási energiáját ábrázoltuk az idő függvényében. Melyik grafikon helyes? (A  közegellenállás elhanyagolható!) 

A) Az I. grafikon.
B) A II. grafikon.
C) A III. grafikon.
D) A IV. grafikon.



 

Megoldás: C

A felfelé elhajított golflabda sebességének nagysága a mozgás tetőpontjáig folyamatosan csökken, majd lefelé haladva folyamatosan nő. Ennek megfelelően a mozgási energia is egy ideig csökken, majd nő. A bemutatott grafikonok közül csak az egyiknek van minimuma, így ez lesz a megfelelő, azaz a III. grafikon.


Ezen kérdés megválaszolásához nem szükséges további elemzés, de a feladat végiggondolása tanulságos lehet. A test sebességét a $ v(t)=v_0-gt $ összefüggés írja le (a szokásos jelölések alkalmazásával). Ennek megfelelően a mozgási energia az idő függvényében: $$ E_m=\dfrac{1}{2}m (v_0-gt)^2=\dfrac{1}{2}m (v_0^2-2v_0gt+g^2t^2) $$ Ez az időnek másodfokú függvénye, a $ t^2 $ együtthatója pozitív. A függvény görbéje egy felfelé nyitott parabola.