برای پاسخ به این سوال، باید ابتدا کار انجام شده بر روی جسم را پیدا کنیم. کار (W) برابر است با مساحت زیر نمودار نیرو-جابجایی:
1. بخش اول: از 0 تا 8 متر که نیرو ثابت است و برابر 40 نیوتون است. مساحت این قسمت، مستطیل:
\[ W_1 = F \times d = 40 \times 8 = 320 \, \text{J} \]
2. بخش دوم: از 8 تا 16 متر که نیرو به خط مستقیم کاهش می‌یابد. مساحت این قسمت، مثلث:
\[ W_2 = \frac{1}{2} \times \text{پایه} \times \text{ارتفاع} = \frac{1}{2} \times 8 \times 40 = 160 \, \text{J} \]
جمع کل کار انجام شده:
\[ W = W_1 + W_2 = 320 + 160 = 480 \, \text{J} \]
طبق قضیه کار-انرژی:
\[ W = \frac{1}{2} m v^2 \]
با جایگذاری:
\[ 480 = \frac{1}{2} \times 5 \times v^2 \]
\[ v^2 = \frac{480 \times 2}{5} = 192 \]
\[ v = \sqrt{192} = 8\sqrt{3} \, \text{m/s} \]
در نهایت، پاسخ درست گزینه‌ی 2 است: \( 8\sqrt{3} \, \text{m/s} \).
