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​ = 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
tx15 mm3 Perioden0,9 mm

Beim Ausschwingversuch an einem gedämpften Feder-Masse-System folgt auf einen Auslenkungsscheitel von 15 mm 3 Perioden später ein Scheitel von 0,9 mm. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

x0 = 15 mmx3 = 0,9 mmn = 3
ζ =
4.Mittel
k = 40 kN/mc = 400 N·s/mm = 25 kg

Eine Masse von 25 kg wird von einer Feder mit einer Steifigkeit von 40 kN/m und einem viskosen Dämpfer mit einer Dämpfungskonstante von 400 N·s/m getragen. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

m = 25 kgk = 40 kN/mc = 400 N·s/m
ζ =
5.Schwer
k1​ = 60k2​ = 40k3​ = 25m = 50 kg

Eine Masse von 50 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 = 60 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 = 50 kgk1 = 60 kN/mk2 = 40 kN/mk3 = 25 kN/m
fn = Hz
6.Schwer
k1​ = 50k2​ = 15k3​ = 20m = 20 kg

Eine Masse von 20 kg hängt an der Feder k₃ = 20 kN/m. Das obere Ende von k₃ ist an einem starren Balken befestigt, der an zwei nebeneinander angeordneten Federn hängt, k₁ = 50 kN/m und k₂ = 15 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 = 50 kN/mk2 = 15 kN/mk3 = 20 kN/m
fn = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fn = 4,985 Hz
  2. 2. fn = 4,551 Hz
  3. 3. ζ = 0,1476
  4. 4. ζ = 0,2
  5. 5. fn = 3,183 Hz
  6. 6. fn = 4,401 Hz

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