Uzasadnienie: 

Naszym zadaniem jest wybranie, spośród trzech możliwości, odpowiedniego zakończenia zdań. Zdania te opisują przyspieszenia piłki w trakcie lotu. Rozważmy więc najpierw tor ruchu w tym siły działające na piłkę.

Siły działające na piłkę

Na każde ciało, znajdujące się na powierzchni Ziemi, działa siła ciężkości ${\vec{F}}_{\text{c}}$ zwrócona do środka Ziemi, czyli w rozważanym przez nas przypadku pionowo w dół w każdym momencie ruchu.

WARTOŚĆ SIŁY CIĘŻKOŚCI Wartość siły ciężkości możemy obliczyć za pomocą wzoru: $F_c=mg$  gdzie: $F_c$ - wartość siły ciężkości, $m$ - masa ciała,  $g$ - wartość przyspieszenia ziemskiego.

Zgodnie z treścią zadania mamy uwzględnić siłę oporu powietrza ${\vec{F}}_{\text{o}}$o stałej wartości:

$F_{\text{o}}=\text{const}.$

Siła ta będzie zwrócona przeciwnie do wektora prędkości piłki. Teraz rozważmy etap wznoszenia piłki

Tor ruchu piłki

▶ Etap I — Wznoszenie

Piłka została rzucona pionowo w górę z prędkością ${\vec{v}}_0$. W trakcie wznoszenia na piłkę działają dwie siły:

• • siła ciężkości zwrócona pionowo w dół,
  • siła oporu powierza zwrócona pionowo w dół (przeciwnie do wektora prędkości).

Siły te mają ten sam kierunek i zwrot, zatem na piłkę będzie działać siła wypadkowa ${\vec{F}}_{\text{wyp.}}$ będąca złożeniem tych dwóch sił:

${\vec{F}}_{\text{wyp.}}={\vec{F}}_{\text{c}}+{\vec{F}}_{\text{o}}$

Skoro siły te mają ten sam kierunek i zwrot (pionowy w dół), to siła wypadkowa ${\vec{F}}_{\text{wyp.}}$ również będzie zwrócona pionowo w dół, a jej wartość będzie wynosić:

$F_{\text{wyp.}}=F_{\text{c}}+F_{\text{o}}$

Zgodnie z drugą zasadą dynamiki Newtona wiemy, że jeżeli na ciało działa niezerowa wypadkowa siła, to ciało porusza się ruchem zmiennym. Zwrot i kierunek przyspieszenia jest wówczas taki sam jak zwrot i kierunek siły wypadkowej ${\vec{F}}_{\text{wyp.}}$, zatem wektor przyspieszenia na tym etapie ruchu jest zwrócony pionowo w dół. Wektor prędkości jest zwrócony pionowo w górę, zatem piłka w trakcie wznoszenia porusza się ruchem jednostajnie opóźnionym.

▶ Etap II — Maksymalna wysokość

 W chwili, gdy piłka osiąga maksymalną wysokość, to jej prędkość jest zerowa i wówczas nie działa na nią siła oporu powietrza:

$F_{\text{o}}=0$

Jednak nadal działa na nią siła ciężkości, zatem:

${\vec{F}}_{\text{wyp.}}={\vec{F}}_{\text{c}}$

Oznacza to, że nadal przyspieszenie piłki jest zwrócone pionowo w dół, ale ma mniejszą wartość.

▶ Etap III — Opadanie

Po osiągnięciu maksymalnej wysokości piłka zacznie spadać, ponieważ działa na nią siła ciężkości ${\vec{F}}_{\text{c}}$. Wówczas wektor prędkości piłki będzie zwiększał swoją wartość, ale będzie zwrócony pionowo w dół. Jednak wektor siły oporu powietrza będzie zwrócony przeciwnie, czyli pionowo w górę. Wówczas wartość wektora siły wypadkowej będzie różnicą wartości siły ciężkości i siły oporu powietrza:

$F_{\text{wyp.}}=F_{\text{c}}-F_{\text{o}}$

Oznacza to, że wektor przyspieszenia nadal jest zwrócony pionowo w dół, ale jego wartość jest mniejsza, w porównaniu to I oraz II etapu ruchu ciała.

Widzimy, że niezależnie od etapu ruchu wektor przyspieszenia jest zawsze zwrócony pionowo w dół. 

 Odpowiedź: 

 1. W chwili $t=1,00\text{s}$ od momentu wyrzucenia przyspieszenie piłki $\underline{\text{miało zwrot w doˊł}}$.

2. W chwili $t=1,55\text{s}$ od momentu wyrzucenia przyspieszenie piłki $\underline{\text{miało zwrot w doˊł}}$.

3. W chwili $t=3,10\text{s}$ od momentu wyrzucenia przyspieszenia piłki $\underline{\text{miało zwrot w doˊł}}$.