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​ = 2 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 2 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 = 2 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
2.Leicht
kmδst​ = 20 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 20 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 = 20 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
3.Mittel
k = 200 kN/mζ = 0,6m = 40 kg

Eine Masse von 40 kg an einer Feder mit einer Steifigkeit von 200 kN/m hat einen viskosen Dämpfer, der einen Dämpfungsgrad von 0,6 ergibt. Bestimme die gedämpfte Eigenfrequenz fd ihrer freien Schwingung in Hz.

m = 40 kgk = 200 kN/mζ = 0,6
fd = Hz
4.Mittel
k = 15 kN/mc = 300 N·s/mm = 150 kg

Eine Masse von 150 kg wird von einer Feder mit einer Steifigkeit von 15 kN/m und einem viskosen Dämpfer mit einer Dämpfungskonstante von 300 N·s/m getragen. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

m = 150 kgk = 15 kN/mc = 300 N·s/m
ζ =
5.Schwer
k1​ = 20k2​ = 20m = 20 kg

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

m = 20 kgk1 = 20 kN/mk2 = 20 kN/m
keq = kN/m
6.Schwer
k1​ = 40k2​ = 20k3​ = 15m = 10 kg

Eine Masse von 10 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 = 40 kN/m und k₂ = 20 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 = 10 kgk1 = 40 kN/mk2 = 20 kN/mk3 = 15 kN/m
fn = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fn = 11,15 Hz
  2. 2. fn = 3,525 Hz
  3. 3. fd = 9,003 Hz
  4. 4. ζ = 0,1
  5. 5. keq = 40 kN/m
  6. 6. fn = 5,513 Hz

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