Найти амплитуду, период и частоту колебания

1. Импульс момента силы, Mdt, действующий на вращательное тело, равен изменению его момента импульса dL:
                                                           Mdt = d(Jω)  или  Mdt = dL
Где:  Mdt – импульс момента силы (произведение момента силы М на промежуток времени dt)
Jdω = d(Jω) – изменение момента импульса тела,
Jω = L - момент импульса тела есть произведение момента инерции J на угловую скоростьω  ω, а d(Jω) есть dL.

2.  Кинематические характеристики   Вращение твердого тела, как целого характеризуется углом  φ, измеряющегося в угловых градусах или радианах, угловой скоростью  
                                       ω = dφ/dt  (измеряется в рад/с)
и угловым ускорением     
                                       ε = d²φ/dt²   (измеряется в рад/с²).  
При равномерном вращении (T оборотов в секунду),   Частота вращения — число оборотов тела в единицу времени:
                                                     f = 1/T = ω/2    
Период вращения — время одного полного оборота. Период вращения T и его частота f связаны соотношением    
                                                     T = 1/f
                                            
   Линейная скорость точки, находящейся на расстоянии R от оси вращения                                                       

Угловая скорость вращения тела
                                                    ω = f/Dt = 2/T          
                                                    
      Динамические характеристики   Свойства твердого тела при его вращении описываются моментом инерции твёрдого тела. Эта характеристика входит в дифференциальные уравнения, полученные из уравнений Гамильтона или Лагранжа. Кинетическую энергии вращения можно записать в виде:     
                                       E=
                                      
       В этой формуле момент инерции играет роль массы, а угловая скорость роль обычной скорости. Момент инерции выражает геометрическое распределение массы в теле и может быть найден из формулы:                       
                                           

        Момент инерции механической системы относительно неподвижной оси a («осевой момент инерции») — физическая величина Ja, равная сумме произведений масс всех n материальных точек системы на квадраты их расстояний до оси:
                                =∑

     где: mi — масса i-й точки, ri — расстояние от i-й точки до оси.   Осевой момент инерции тела Ja является мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси a подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении.

3.  Маятник представляет собой замкнутую систему.
Если маятник находится в крайней точке, его потенциальная энергия максимальна, а кинетическая равна нулю.
Как только маятник начинает двигаться, егопотенциальная энергия уменьшается, а кинетическая - увеличивается.
В нижней точке кинетическая энергия максимальна, а потенциальная - минимальна. После этого начинается обратный процесс. Накопленная кинетическая энергия двигает маятник вверх и увеличивает, тем самым потенциальную энергию маятника. Кинетическая энергия уменьшается, пока маятник снова не остановится уже в другой крайней точке.
Можно сказать, что в процессе движения маятника происходит переход потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается постоянной.
     Или так: Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения и силами упругости, остается неизменной.
(Сумма кинетической и потенциальной энергии тел называется полной механической энергией)
 

Дано:
m = 1 кг
υ₀ = 10 м/с
h = 1,8 м
g ≈ 10 м/с²
─────────
F = ?

Решение:
Изменение импульса тела постоянной массы может происходить, только в результате изменения скорости и всегда обусловлено действием силы:
                                     Δp = m·υ = F·Δt
Получаем соотношение: 
                                         m·υ = F·Δt
где υ - скорость тела, после времени Δt на высоте h.
Время поднятия на высоту h находим из соотношения:
                                     h = υ₀·t - 0,5·g·t²
                                 0,5·g·t² - υ₀·t + h = 0
                               0,5·10·t² - 10·t + 1,8 = 0
                                   5·t² - 10·t + 1,8 = 0 - решаем квадратное ур-ние
                               D = 10² - 4·5·1,8 = 64 
           -10 + √64                                        -10 - √64
   t₁ = ─────── = - 0,2                   t₂ = ─────── = - 1,8
                2·5                                                 2·5
Получили два корня: t₁ = 0,2 и t₂ = 1,8 c
Скорость у самой горизонтальной преграды после времени t₍₁₋₂₎:
                    υ₁ = υ₀ - g·t₁ = 10 - 10·0,2 = 8 (м/с)
                   υ₂ = υ₀ - g·t₂ = 10 - 10·1,8 = -8 (м/с) - второй корень отпадает т.к. скорость отрицательной быть не может (по величине).
Определяем силу импульса:
                                          m · υ         1 · 8
                                  F = ───── = ───── = 40 (Н)
                                            Δt             0,2
Импульс силы будет:
                                    Δp = F · t = 40 · 0,2 = 8 (Н·с)