Маятник с наклонной стенкой
6/10Тонкий абсолютно жёсткий невесомый стержень, на конце которого закреплен точечный шарик, отклонили на небольшой угол \(\alpha\) от положения равновесия и отпустили. В момент, когда стержень составлял угол \(\beta < \alpha\) с вертикалью, произошло абсолютно упругое соударение шарика с наклонной стенкой (рис. 47).
Определите отношение \(T_1/T\) периода колебаний такого маятника к периоду математического маятника той же длины.

▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(\dfrac{T_1}{T} = 1 - \dfrac{1}{\pi}\arccos\dfrac{\beta}{\alpha}\).
РешениеВ отсутствие стенки угол отклонения математического маятника меняется по гармоническому закону с периодом \(T\) и угловой амплитудой \(\alpha\). Такое же движение совершает проекция точки, обращающейся по окружности радиуса \(\alpha\) с угловой скоростью \(\omega = 2\pi/T\). Абсолютно упругий удар жёсткого стержня о стенку при угле отклонения \(\beta\) соответствует мгновенному перескоку из точки \(B\) в точку \(C\) (рис. 185). Период уменьшается на \(\Delta t = 2\gamma/\omega\), где \(\gamma = \arccos(\beta/\alpha)\). Следовательно, \[T_1 = 2\pi/\omega - 2\gamma/\omega,\] а искомое отношение равно \[\frac{T_1}{T} = 1 - \frac{1}{\pi}\arccos\frac{\beta}{\alpha}.\]

Похожие задачи
- Шайба в движущейся коробке МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
- Шарики в трубке с пробкой МОШ 1987/88, 8 кл.
- Ящик с грузом у стенки МОШ 1995/96, 9 кл.
- Упругие удары шарика МОШ 1999/00, 10 кл.
- Шарик и клин МОШ 2010/11, 10 кл.
- Шарик и клин равной массы МОШ 2010/11, 11 кл.