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​ = 4 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 4 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 = 4 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
2.Leicht
k = 200 kN/mm = 100 kgx

Eine Masse von 100 kg hängt an einer Feder mit einer Steifigkeit von 200 kN/m. Vernachlässige die Dämpfung. Bestimme die Eigenfrequenz fn in Hz.

m = 100 kgk = 200 kN/m
fn = Hz
3.Mittel
k = 200 kN/mζ = 0,3m = 12 kg

Eine Masse von 12 kg an einer Feder mit einer Steifigkeit von 200 kN/m hat einen viskosen Dämpfer, der einen Dämpfungsgrad von 0,3 ergibt. Bestimme die gedämpfte Eigenfrequenz fd ihrer freien Schwingung in Hz.

m = 12 kgk = 200 kN/mζ = 0,3
fd = Hz
4.Mittel
k = 80 kN/mc = 2080 N·s/mm = 150 kg

Eine Masse von 150 kg wird von einer Feder mit einer Steifigkeit von 80 kN/m und einem viskosen Dämpfer mit einer Dämpfungskonstante von 2080 N·s/m getragen. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

m = 150 kgk = 80 kN/mc = 2080 N·s/m
ζ =
5.Schwer
k1​ = 12k2​ = 40k3​ = 25m = 20 kg

Eine Masse von 20 kg hängt an der Feder k₃ = 25 kN/m. Das obere Ende von k₃ ist an einem starren Balken befestigt, der an zwei nebeneinander angeordneten Federn hängt, k₁ = 12 kN/m und k₂ = 40 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 = 12 kN/mk2 = 40 kN/mk3 = 25 kN/m
fn = Hz
6.Schwer
k1​ = 25k2​ = 30k3​ = 100m = 10 kg

Eine Masse von 10 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 = 25 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 = 10 kgk1 = 25 kN/mk2 = 30 kN/mk3 = 100 kN/m
fn = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fn = 7,882 Hz
  2. 2. fn = 7,118 Hz
  3. 3. fd = 19,6 Hz
  4. 4. ζ = 0,3002
  5. 5. fn = 4,624 Hz
  6. 6. fn = 9,481 Hz

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