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​ = 15 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 15 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 = 15 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
2.Leicht
k = 20 kN/mm = 20 kgx

Eine Masse von 20 kg hängt an einer Feder mit einer Steifigkeit von 20 kN/m. Vernachlässige die Dämpfung. Bestimme die Eigenkreisfrequenz ωn in rad/s.

m = 20 kgk = 20 kN/m
ωn = rad/s
3.Mittel
k = 25 kN/mζ = 0,45m = 2 kg

Eine Masse von 2 kg an einer Feder mit einer Steifigkeit von 25 kN/m hat einen viskosen Dämpfer, der einen Dämpfungsgrad von 0,45 ergibt. Bestimme die gedämpfte Eigenfrequenz fd ihrer freien Schwingung in Hz.

m = 2 kgk = 25 kN/mζ = 0,45
fd = Hz
4.Mittel
tx50 mm1 Periode44,1 mm

Beim Ausschwingversuch an einem gedämpften Feder-Masse-System folgt auf einen Auslenkungsscheitel von 50 mm eine Periode später ein Scheitel von 44,1 mm. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

x0 = 50 mmx1 = 44,1 mmn = 1
ζ =
5.Schwer
k1​ = 20k2​ = 50m = 25 kg

Eine Masse von 25 kg hängt an zwei hintereinander (in Reihe) geschalteten Federn: Die obere Feder hat k₁ = 20 kN/m, die untere k₂ = 50 kN/m. Vernachlässige die Dämpfung und die Massen der Federn. Bestimme die Eigenfrequenz fn der vertikalen Schwingung in Hz.

m = 25 kgk1 = 20 kN/mk2 = 50 kN/m
fn = Hz
6.Schwer
k1​ = 20k2​ = 5m = 40 kg

Eine Masse von 40 kg hängt an zwei nebeneinander (parallel) angeordneten Federn mit den Steifigkeiten k₁ = 20 kN/m und k₂ = 5 kN/m. Die Masse bleibt waagerecht. Vernachlässige die Dämpfung und die Massen der Federn. Bestimme die Eigenfrequenz fn der vertikalen Schwingung in Hz.

m = 40 kgk1 = 20 kN/mk2 = 5 kN/m
fn = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fn = 4,07 Hz
  2. 2. ωn = 31,62 rad/s
  3. 3. fd = 15,89 Hz
  4. 4. ζ = 0,01998
  5. 5. fn = 3,805 Hz
  6. 6. fn = 3,979 Hz

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