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​ = 5 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 5 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 = 5 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
2.Leicht
k = 40 kN/mm = 12 kgx

Eine Masse von 12 kg hängt an einer Feder mit einer Steifigkeit von 40 kN/m. Vernachlässige die Dämpfung. Bestimme die Eigenkreisfrequenz ωn in rad/s.

m = 12 kgk = 40 kN/m
ωn = rad/s
3.Mittel
k = 40 kN/mc = 2000 N·s/mm = 100 kg

Eine Masse von 100 kg wird von einer Feder mit einer Steifigkeit von 40 kN/m und einem viskosen Dämpfer mit einer Dämpfungskonstante von 2000 N·s/m getragen. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

m = 100 kgk = 40 kN/mc = 2000 N·s/m
ζ =
4.Mittel
tx12 mm1 Periode9,9 mm

Beim Ausschwingversuch an einem gedämpften Feder-Masse-System folgt auf einen Auslenkungsscheitel von 12 mm eine Periode später ein Scheitel von 9,9 mm. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

x0 = 12 mmx1 = 9,9 mmn = 1
ζ =
5.Schwer
k1​ = 10k2​ = 50m = 25 kg

Eine Masse von 25 kg hängt an zwei hintereinander (in Reihe) geschalteten Federn: Die obere Feder hat k₁ = 10 kN/m, die untere k₂ = 50 kN/m. Bestimme die Ersatzsteifigkeit keq des Federsystems in kN/m.

m = 25 kgk1 = 10 kN/mk2 = 50 kN/m
keq = kN/m
6.Schwer
k1​ = 80k2​ = 12m = 40 kg

Eine Masse von 40 kg hängt an zwei hintereinander (in Reihe) geschalteten Federn: Die obere Feder hat k₁ = 80 kN/m, die untere k₂ = 12 kN/m. Vernachlässige die Dämpfung und die Massen der Federn. Bestimme die Eigenfrequenz fn der vertikalen Schwingung in Hz.

m = 40 kgk1 = 80 kN/mk2 = 12 kN/m
fn = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fn = 7,05 Hz
  2. 2. ωn = 57,74 rad/s
  3. 3. ζ = 0,5
  4. 4. ζ = 0,0306
  5. 5. keq = 8,333 kN/m
  6. 6. fn = 2,571 Hz

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