Задание 3 ЕГЭ по физике: законы сохранения в механике
В погоне за бюджетным местом в вузе каждый балл на счету. Так что не стоит упускать из виду даже задания, которые кажутся простыми. Разбираем задание 3 ЕГЭ по физике – то самое, где проверяют, как ты дружишь с законами сохранения.
Что проверяет задание 3 ЕГЭ по физике
Тема – механика, а именно законы сохранения. Это отдельный мир, не похожий на кинематику (там мы следили за траекториями) и на динамику (там разбирались с силами). Здесь главные герои – импульс и энергия. Они никуда не исчезают и не появляются из ниоткуда, а только переходят из одного тела в другое или превращаются из одного вида в другой.

Отличие от задания 2 (где главное было правильно расставить векторы сил) и задания 1 (где мы считали путь и скорость без причин) – здесь мы смотрим на систему целиком. Нам не важно, как именно двигалось каждое тело в каждый момент. Важно, что было в начале и что стало в конце.
Формат задания и система оценивания
Перед тобой условие – иногда с рисунком, иногда график зависимости, иногда просто текст. Например: «Тележка массой 2 кг катится со скоростью 3 м/с и сталкивается с неподвижной тележкой массой 1 кг. После неупругого удара они движутся вместе. Найти их общую скорость». Или: «Камень бросили вертикально вверх с начальной скоростью 20 м/с. На какой высоте его кинетическая энергия станет равна потенциальной?»
Ответ – одно число. Без единиц измерения. В бланк пишем только цифры, десятичную дробь через запятую. За это задание базового уровня дают 1 балл.
Эксперты рекомендуют тратить на это задание 1–2 минуты.
Основные понятия: импульс, работа и механическая энергия
Прежде чем обращаться к формулам, давай на пальцах разберем теорию задание 3 ЕГЭ по физике.
Импульс – это, грубо говоря, «мера движения».

Чем больше масса и чем быстрее тело двигаться, тем больше импульс. Но важная деталь: импульс – векторный! У него есть направление, совпадающее со скоростью. Поэтому при столкновениях мы всегда учитываем знаки: вправо – плюс, влево – минус.
Кинетическая энергия – энергия движения.

Она всегда положительная и не зависит от направления – только от модуля скорости. Если тело замедляется, его кинетическая энергия уходит куда-то.
Потенциальная энергия – запасенная энергия.

Ноль потенциальной энергии ты выбираешь сам – там, где удобно. Обычно за ноль берут самую нижнюю точку траектории или недеформированную пружину.
Полная механическая энергия – это просто сумма кинетической и потенциальной.

Вот ключевое правило, которое стоит запомнить. Если в системе нет ни трения, ни сопротивления воздуха — то есть тело взаимодействует только с полем тяжести или с пружиной, — тогда его полная механическая энергия остается неизменной на всем пути. Никуда не исчезает и не появляется из ниоткуда. Эта закономерность и называется законом сохранения механической энергии.
Работа силы – то, что перекачивает энергию из одного вида в другой или передает ее от тела к телу.

Если сила тянет в ту же сторону, куда едет тело, работа положительная – энергия прибавляется. Если тянет назад – отрицательная, энергия уходит в тепло.
Есть замечательная теорема об изменении кинетической энергии: ΔE_k = A_всех сил. То есть насколько изменилась кинетическая энергия, столько же работы совершили все силы вместе взятые. Очень мощная штука, когда не хочется возиться с ускорениями.
Все формулы задания 3 — шпаргалка
Соберем формулы для 3 задания ЕГЭ по физике, которые нужно знать, в одну небольшую шпаргалку. Это твой мини-справочник. Запомни, используй для подготовки, но ни в коем случае не бери никаких шпаргалок на экзамен. Это грозит удалением!

Когда применять каждый закон: как не ошибиться
Самый частый вопрос: «Какой закон брать?». Отвечаем по шагам.

Есть одна ловушка: иногда изменение импульса можно найти через F·Δt, если известно время действия силы. А если время не дано, но известны скорости до и после – считаем просто по Δp = m(v2 – v1). Не путай импульс силы и работу – у них разные единицы (Н·с и Дж).
Алгоритм решения задания 3
Начнем разбор решения 3 задания ЕГЭ по физике с плана, на который можно положиться. Пройди по шагам: вжух – и готово.
Шаг 1. Пойми, что происходит. Прочитай условие и скажи себе: это столкновение? Падение? Выстрел? Что именно меняется: скорость, высота, деформация пружины?
Шаг 2. Выпиши данные. Массы в килограммах (если в граммах – переводи), скорости в м/с (из км/ч дели на 3,6), высоты в метрах, сантиметры в метры (1 см = 0,01 м). Искомую величину обозначь буквой.
Шаг 3. Выбери закон. Если есть сомнения, проверь: сохраняется ли импульс (нет внешних сил)? Сохраняется ли энергия (нет трения)?
Шаг 4. Запиши формулу в общем виде. Не торопись подставлять числа.
Шаг 5. Вырази неизвестное. Сделай это алгебраически. Если ищешь скорость после удара – u = (m1 v1 + m2 v2)/(m1 + m2). Если высоту из ЗСМЭ – приравняй энергии в двух точках и вырази h.
Шаг 6. Подставь числа и посчитай. Только после того, как вывел формулу. Убедись, что все единицы в СИ.
Шаг 7. Проверь ответ. Скорость не может быть отрицательной, если ты не задано направление. Высота не может быть больше, чем при броске с той же энергией. Если получилось 0,0003 – скорее всего, где-то есть ошибка.
Разбор типовой задачи: закон сохранения импульса

Секрет: никогда не забывай про знаки. Импульс – векторный, и если ты их проигнорируешь, получишь нелепый ответ, где лодка и мальчик плывут в одну сторону.
Разбор типовой задачи: закон сохранения механической энергии

Обрати внимание: высота не зависит от массы – в этом вся прелесть. И если бы мы выбрали другой нулевой уровень, ответ остался бы тем же, но вычисления стали бы сложнее.
Типичные ошибки в задании 3 и как их избежать
Собрали для тебя коллекцию чужих ошибок, которая поможет понять, на что стоит обратить внимания и где быть осторожнее.
- Промах первый: путаница между импульсом и энергией. Импульс — величина векторная, у него есть направление. Энергия — скаляр, направления у нее нет. При упругом столкновении сохраняется и то и другое, но для третьего номера обычно достаточно одного закона. Запомни ориентир: видишь слово «столкновение» — в голове всплывает импульс. Встретил «высота», «скорость», «подъем» — думай об энергии.
- Промах второй: данные не переведены в систему СИ. 100 граммов — это 0,1 килограмма. 72 километра в час — это 20 метров в секунду (делим на 3,6). 5 сантиметров — 0,05 метра. Если пропустить этот шаг, даже идеально подобранная формула даст неверный ответ. Проверяющие такие ошибки видят сразу, но апелляция их не исправляет.
- Промах третий: знаки в законе сохранения импульса расставлены неверно. Особенно часто это случается, когда одно тело догоняет другое или удар нецентральный.
- Промах четвертый: не учли работу силы трения. В условии сказано «шероховатая поверхность» или дан коэффициент трения — механическая энергия уже не сохраняется. Часть ее уходит в тепло. Тогда нужно применять теорему об изменении кинетической энергии.
- Промах пятый: считают, что потенциальная энергия — это всегда mgh. Это верно только для поля тяжести. А если есть пружина, то используется формула (kx²)/2. Если тело вращается по горизонтальной окружности, высота не меняется, значит, потенциальная энергия остается постоянной.
- Быстрая проверка ответа. Получаешь число — прикинь, похоже ли оно на правду. Например, мальчик прыгнул с лодки, и ты вычислил скорость лодки. Она не может оказаться больше скорости мальчика, если их массы сравнимы. Высота подъема камня с начальной скоростью 10 м/с никак не может быть 50 метров — тут явно ошибка в формуле.
Как готовиться к заданию 3: с чего начать
Вот четкий план для самостоятельной подготовки.
- Выучи все формулы из нашей шпаргалки. Можно распечатать и повесить над столом. Повторяй их каждый день, пока не начнут отскакивать от зубов.
- Разбери каждый тип задач отдельно. Сначала 10 задач на закон сохранения импульса. Потом 10 на закон сохранения энергии. Потом 10 на теорему о кинетической энергии. Смешивать их рано.
- Отрабатывай перевод единиц. Возьми 20 чисел из разных задач и переведи их в СИ: 54 км/ч, 200 г, 15 см, 3 мин. Доведи до автоматизма.
- Тренируйся на вариантах ФИПИ и сборниках. Когда решаешь, всегда проговаривай вслух, какой закон используешь и почему.
- Приходи в «Сотку» на подготовку к ЕГЭ по физике. Мы собрали все, чтобы не просто зазубрить все типы задания 3 ЕГЭ по физике, а научиться видеть их суть. Преподаватели дадут живые разборы, лайфхаки и проверят каждую ошибку. Теория станет понятна даже гуманитариям. Переходи по ссылке, там тебя ждут бесплатные вебинары и конспекты.
А еще совет: решай вдумчиво, но не застревай. Если видишь, что задача не идет больше 5 минут – пропусти, вернешься после остальных. Для третьего номера лимит – 2 минуты. Чем больше тренируешься, тем быстрее включается автомат.
Заключение
Итак задание 3 ЕГЭ по физике – это твой шанс взять легкий балл, если ты знаешь, когда включать закон сохранения импульса, а когда – закон сохранения энергии. Запомни главное: импульс любит удары и выстрелы, энергия – падения и горки, а работа помогает там, где есть трение или сила тяги. Выучи формулы, научись переводить единицы, и никакая задача не выбьет тебя из колеи.
Верим, что у тебя все получится. Тренируйся, не бойся ошибаться, задавай вопросы на наших занятиях – и на экзамене ты даже не заметишь, как решишь это задание за 30 секунд. Удачи!





