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​ = 0,5 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 0,5 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 = 0,5 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
2.Leicht
kmδst​ = 12 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 12 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 = 12 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
3.Mittel
k = 40 kN/mζ = 0,35m = 8 kg

Eine Masse von 8 kg an einer Feder mit einer Steifigkeit von 40 kN/m hat einen viskosen Dämpfer, der einen Dämpfungsgrad von 0,35 ergibt. Bestimme die gedämpfte Eigenfrequenz fd ihrer freien Schwingung in Hz.

m = 8 kgk = 40 kN/mζ = 0,35
fd = Hz
4.Mittel
k = 100 kN/mc = 330 N·s/mm = 12 kg

Eine Masse von 12 kg wird von einer Feder mit einer Steifigkeit von 100 kN/m und einem viskosen Dämpfer mit einer Dämpfungskonstante von 330 N·s/m getragen. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

m = 12 kgk = 100 kN/mc = 330 N·s/m
ζ =
5.Schwer
k1​ = 25k2​ = 100m = 100 kg

Eine Masse von 100 kg hängt an zwei nebeneinander (parallel) angeordneten Federn mit den Steifigkeiten k₁ = 25 kN/m und k₂ = 100 kN/m. Die Masse bleibt waagerecht. Vernachlässige die Dämpfung und die Massen der Federn. Bestimme die Eigenfrequenz fn der vertikalen Schwingung in Hz.

m = 100 kgk1 = 25 kN/mk2 = 100 kN/m
fn = Hz
6.Schwer
k1​ = 20k2​ = 30k3​ = 40m = 40 kg

Eine Masse von 40 kg hängt an der Feder k₃ = 40 kN/m. Das obere Ende von k₃ ist an einem starren Balken befestigt, der an zwei nebeneinander angeordneten Federn hängt, k₁ = 20 kN/m und k₂ = 30 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 = 40 kgk1 = 20 kN/mk2 = 30 kN/mk3 = 40 kN/m
fn = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fn = 22,29 Hz
  2. 2. fn = 4,551 Hz
  3. 3. fd = 10,54 Hz
  4. 4. ζ = 0,1506
  5. 5. fn = 5,627 Hz
  6. 6. fn = 3,751 Hz

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