При повороте диска на малый угол вокруг собственной оси он приподнимается на высоту
Потенциальная энергия при этом увеличивается на
При вращении диска с угловой скоростью , его кинетическая энергия равна
где — постоянный коэффициент (момент инерции), зависящий от распределения масс. Закон сохранения энергии при вращательных колебаниях записывается в виде
Проводя аналогию с колебаниями груза на пружине
можно выразить период колебаний диска
Если на диск положить груз, как сказано в условии задачи, то выражение для кинетической энергии (момент инерции ) не измениться, так как скорость груза, находящегося на оси вращения, равна нулю. Масса же системы увеличиться в два раза, следовательно, согласно (3), период колебаний уменьшится в раз.