3.3.11. К наклонной стене подвешен маятник длины $l$. Маятник отклонили от вертикали на малый угол, в два раза превышающий угол наклона стены к вертикали, и отпустили. Найдите период колебаний маятника, если удары о стену абсолютно упругие.
Решение
Ниже представлена анимация движения маятника, описанного в условии задачи
Демонстрация работы маятника
Перед просмотр решения рекомендую посмотреть решение аналогичной задачи 3.3.5
Угол поворота нити математического маятника описывается как
$$\varphi(t) = \varphi_0 \cos\omega t$$
В данном случае максимальный угол отклонения составляет
$$\varphi_0 = 2\alpha$$
Время за которое тело могло бы поднимяться от угла $\alpha$ до $2\alpha$ описывается уравнением
$$\cos\omega t = \frac{1}{2}$$
$$\omega t = \frac{\pi}{3}$$
$$t = \frac{\pi}{3}\sqrt{\frac{l}{g}}$$
За это же время маятник мог бы опуститься от $2\alpha$ до $\alpha$
Но т.к. тело упраго ударяеться о стенку, то переход $\alpha\rightarrow 2\alpha\rightarrow \alpha$ происходит мгновенно
Тогда полное время в пути(период одного колебания) уменьшается на $2t$