כדי לחקור את נושא האנרגייה המכנית, תלמיד בנה מערכת ובה תיבה שמסתה m = 2kg, משטח AD ומאוורר (ראה תרשים). הקטע BD של המשטח הוא מישור אופקי שאורכו 4m, וגובהו מעל הקרקע הוא h = 0.8m. החיכוך בין המשטח ובין התיבה ניתן להזנחה.

התלמיד הציב את התיבה בנקודה A ואת המאוורר בנקודה D . המאוורר הניע את האוויר ויצר רוח אופקית. הנח כי גודל הכוח F שהרוח הפעילה על התיבה תלוי לינארית במרחק x של התיבה מן הנקודה B , כמתואר בגרף שלפניך. גודל הכוח הוא מרבי (מקסימלי) בנקודה D ומתאפס בנקודה B . משמאל לנקודה B הרוח אינה משפיעה. בשאלה זו יש להתחשב בהשפעת האוויר מן המאוורר בלבד, ולהזניח כל השפעה אחרת של האוויר.

סעיף א. חשב את גודל המהירות (מינימלית) שיש להעניק לתיבה הנמצאת בנקודה A כדי שתנוע במעלה המשטח ותגיע לנקודה B .

בנקודה A העניק התלמיד לתיבה מהירות התחלתית v_0 = 5 m/s שכיוונה ימינה. כאשר הגיעה התיבה לנקודה B החל להשפיע עליה הכוח F(x) . בנקודה C נעצרה התיבה עצירה רגעית.

סעיף ב. חשב את עבודת הכוח F(x) מן הנקודה B עד לנקודה C .

חשב את המרחק של הנקודה C מן הנקודה B .

לאחר העצירה הרגעית בנקודה C , התיבה נעה חזרה לכיוון הנקודה B .

סעיף ד. תאר במילים את תנועתה של התיבה מן הנקודה C ועד לנקודה B . בתשובתך התייחס למאפיינים האלה: תנועה קצובה או מואצת, תאוצה קבועה או משתנה, גודל מהירות קטן או גדל.

קבע את גודל מהירות התיבה בהגיעה חזרה לנקודה A . נמק את קביעתך. (בתשובתך התייחס גם לכוחות הלא משמרים הקיימים במערכת.)