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​ = 8 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 8 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 = 8 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
2.Leicht
kmδst​ = 25 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 25 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 = 25 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
3.Mittel
tx12 mm2 Perioden1,8 mm

Beim Ausschwingversuch an einem gedämpften Feder-Masse-System folgt auf einen Auslenkungsscheitel von 12 mm 2 Perioden später ein Scheitel von 1,8 mm. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

x0 = 12 mmx2 = 1,8 mmn = 2
ζ =
4.Mittel
k = 5 kN/mc = 290 N·s/mm = 12 kg

Eine Masse von 12 kg wird von einer Feder mit einer Steifigkeit von 5 kN/m und einem viskosen Dämpfer mit einer Dämpfungskonstante von 290 N·s/m getragen. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

m = 12 kgk = 5 kN/mc = 290 N·s/m
ζ =
5.Schwer
k1​ = 100k2​ = 25k3​ = 15m = 40 kg

Eine Masse von 40 kg hängt an der Feder k₃ = 15 kN/m. Das obere Ende von k₃ ist an einem starren Balken befestigt, der an zwei nebeneinander angeordneten Federn hängt, k₁ = 100 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 = 40 kgk1 = 100 kN/mk2 = 25 kN/mk3 = 15 kN/m
fn = Hz
6.Schwer
k1​ = 25k2​ = 20m = 10 kg

Eine Masse von 10 kg hängt an zwei nebeneinander (parallel) angeordneten Federn mit den Steifigkeiten k₁ = 25 kN/m und k₂ = 20 kN/m. Die Masse bleibt waagerecht. Bestimme die Ersatzsteifigkeit keq des Federsystems in kN/m.

m = 10 kgk1 = 25 kN/mk2 = 20 kN/m
keq = kN/m

Lösungsschlüssel

  1. 1. fn = 5,573 Hz
  2. 2. fn = 3,153 Hz
  3. 3. ζ = 0,1493
  4. 4. ζ = 0,592
  5. 5. fn = 2,912 Hz
  6. 6. keq = 45 kN/m

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