Arbeitsblatt Mechanische Schwingungen mit Lösungen

Kostenloses Arbeitsblatt Mechanische Schwingungen zum Ausdrucken: 6 Aufgaben von leicht bis Prüfungsniveau, mit Lösungsschlüssel. Drucke es aus oder speichere es als PDF.

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1.Leicht
kmδst​ = 10 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 10 mm zusammengedrückt werden. Betrachte sie als ungedämpftes System mit einem Freiheitsgrad und verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Eigenfrequenz fn der vertikalen Schwingung in Hz.

δst = 10 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
2.Leicht
kmδst​ = 8 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 8 mm zusammengedrückt werden. Betrachte sie als ungedämpftes System mit einem Freiheitsgrad und verwende g = 9,81 m/s². Bestimme die Eigenfrequenz fn der vertikalen Schwingung in Hz.

δst = 8 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
3.Mittel
tx40 mm1 Periode15,4 mm

Beim Ausschwingversuch an einem gedämpften Feder-Masse-System folgt auf einen Auslenkungsscheitel von 40 mm eine Periode später ein Scheitel von 15,4 mm. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

x0 = 40 mmx1 = 15,4 mmn = 1
ζ =
4.Mittel
k = 40 kN/mζ = 0,6m = 2 kg

Eine Masse von 2 kg an einer Feder mit einer Steifigkeit von 40 kN/m hat einen viskosen Dämpfer, der einen Dämpfungsgrad von 0,6 ergibt. Bestimme die gedämpfte Eigenfrequenz fd ihrer freien Schwingung in Hz.

m = 2 kgk = 40 kN/mζ = 0,6
fd = Hz
5.Schwer
k1​ = 10k2​ = 50m = 50 kg

Eine Masse von 50 kg hängt an zwei hintereinander (in Reihe) geschalteten Federn: Die obere Feder hat k₁ = 10 kN/m, die untere k₂ = 50 kN/m. Vernachlässige die Dämpfung und die Massen der Federn. Bestimme die Eigenfrequenz fn der vertikalen Schwingung in Hz.

m = 50 kgk1 = 10 kN/mk2 = 50 kN/m
fn = Hz
6.Schwer
k1​ = 100k2​ = 100k3​ = 100m = 20 kg

Eine Masse von 20 kg hängt an der Feder k₃ = 100 kN/m. Das obere Ende von k₃ ist an einem starren Balken befestigt, der an zwei nebeneinander angeordneten Federn hängt, k₁ = 100 kN/m und k₂ = 100 kN/m; der Balken bleibt waagerecht. Vernachlässige die Dämpfung und die Massen von Federn und Balken. Bestimme die Eigenfrequenz fn der vertikalen Schwingung in Hz.

m = 20 kgk1 = 100 kN/mk2 = 100 kN/mk3 = 100 kN/m
fn = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fn = 4,985 Hz
  2. 2. fn = 5,573 Hz
  3. 3. ζ = 0,1502
  4. 4. fd = 18,01 Hz
  5. 5. fn = 2,055 Hz
  6. 6. fn = 9,189 Hz

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