Чтобы определить модуль начальной скорости камня, подброшенного вертикально вверх, нам нужно воспользоваться базовыми формулами кинематики и законами движения тел под действием силы тяжести.
Когда камень подбрасывается вверх, он движется с начальной скоростью ( v_0 ) против силы тяжести. На максимальной высоте его скорость становится равной нулю. Время, за которое камень достигает этой максимальной высоты, составляет 2 секунды.
Основные уравнения движения, которые нам понадобятся, включают в себя следующее:
- Уравнение для скорости при равномерно замедленном движении:
[ v = v_0 - g t ]
где ( v ) — конечная скорость (в данном случае 0 м/с, так как в верхней точке скорость равна нулю), ( v_0 ) — начальная скорость, ( g ) — ускорение свободного падения (приблизительно 9.8 м/с²), ( t ) — время.
Подставим известные значения в уравнение:
[ 0 = v_0 - g \cdot t ]
[ v_0 = g \cdot t ]
Подставим ( g = 9.8 ) м/с² и ( t = 2 ) с:
[ v_0 = 9.8 \cdot 2 = 19.6 \text{ м/с} ]
Таким образом, модуль начальной скорости камня составляет примерно 19.6 м/с. Это значение очень близко к 20 м/с, что соответствует варианту ответа (3).
Следовательно, правильный ответ:
3) примерно равна 20 м/с