ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 12.7: Основы электродинамики

Для решения задачи проанализируем знаки проекций скорости и ускорения на ось координат, направленную вдоль движения маятника. Пусть положение равновесия соответствует x=0, а смещение вправо положительно (x>0). Ускорение пружинного маятника всегда направлено к положению равновесия и определяется законом Гука: a=-k/mx. Это означает, что знак ускорения противоположен знаку смещения.

Рассмотрим движение маятника из точки максимального отклонения (например, x>0) к положению равновесия (x→0). В этот момент тело движется влево, поэтому проекция скорости отрицательна (v<0). Так как смещение x положительно, то согласно формуле a=-k/mx, ускорение также отрицательно (a<0). Таким образом, векторы скорости и ускорения направлены в одну сторону (вдоль оси x влево), то есть их направления совпадают.

Проверим другие варианты. При движении от положения равновесия к точке максимального отклонения скорость и ускорение имеют разные знаки (тело тормозится). В моменты максимальной скорости (x=0) ускорение равно нулю, поэтому говорить о совпадении направлений с ненулевой скоростью некорректно или бессмысленно в контексте динамики разгона. Следовательно, единственная фаза колебаний, где направления совпадают — это разгон тела при возвращении к равновесию.