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​ = 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
3.Mittel
k = 10 kN/mc = 140 N·s/mm = 80 kg

Eine Masse von 80 kg wird von einer Feder mit einer Steifigkeit von 10 kN/m und einem viskosen Dämpfer mit einer Dämpfungskonstante von 140 N·s/m getragen. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

m = 80 kgk = 10 kN/mc = 140 N·s/m
ζ =
4.Mittel
tx40 mm3 Perioden6 mm

Beim Ausschwingversuch an einem gedämpften Feder-Masse-System folgt auf einen Auslenkungsscheitel von 40 mm 3 Perioden später ein Scheitel von 6 mm. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

x0 = 40 mmx3 = 6 mmn = 3
ζ =
5.Schwer
k1​ = 15k2​ = 50k3​ = 60m = 5 kg

Eine Masse von 5 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 = 15 kN/m und k₂ = 50 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 = 5 kgk1 = 15 kN/mk2 = 50 kN/mk3 = 60 kN/m
fn = Hz
6.Schwer
k1​ = 60k2​ = 10k3​ = 15m = 25 kg

Eine Masse von 25 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 = 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 = 25 kgk1 = 60 kN/mk2 = 10 kN/mk3 = 15 kN/m
fn = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fn = 4,985 Hz
  2. 2. fn = 4,07 Hz
  3. 3. ζ = 0,07826
  4. 4. ζ = 0,1001
  5. 5. fn = 12,57 Hz
  6. 6. fn = 3,538 Hz

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