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
k = 200 kN/mm = 8 kgx

Eine Masse von 8 kg hängt an einer Feder mit einer Steifigkeit von 200 kN/m. Vernachlässige die Dämpfung. Bestimme die Eigenkreisfrequenz ωn in rad/s.

m = 8 kgk = 200 kN/m
ωn = rad/s
3.Mittel
tx25 mm2 Perioden9,1 mm

Beim Ausschwingversuch an einem gedämpften Feder-Masse-System folgt auf einen Auslenkungsscheitel von 25 mm 2 Perioden später ein Scheitel von 9,1 mm. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

x0 = 25 mmx2 = 9,1 mmn = 2
ζ =
4.Mittel
tx50 mm3 Perioden23,5 mm

Beim Ausschwingversuch an einem gedämpften Feder-Masse-System folgt auf einen Auslenkungsscheitel von 50 mm 3 Perioden später ein Scheitel von 23,5 mm. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

x0 = 50 mmx3 = 23,5 mmn = 3
ζ =
5.Schwer
k1​ = 60k2​ = 10k3​ = 60m = 100 kg

Eine Masse von 100 kg hängt an der Feder k₃ = 60 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 = 10 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 = 100 kgk1 = 60 kN/mk2 = 10 kN/mk3 = 60 kN/m
fn = Hz
6.Schwer
k1​ = 50k2​ = 25k3​ = 30m = 50 kg

Eine Masse von 50 kg hängt an der Feder k₃ = 30 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 = 25 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 = 50 kN/mk2 = 25 kN/mk3 = 30 kN/m
fn = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fn = 4,985 Hz
  2. 2. ωn = 158,1 rad/s
  3. 3. ζ = 0,08016
  4. 4. ζ = 0,04002
  5. 5. fn = 2,861 Hz
  6. 6. fn = 3,295 Hz

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