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​ = 5 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 5 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 = 5 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
2.Leicht
k = 80 kN/mm = 12 kgx

Eine Masse von 12 kg hängt an einer Feder mit einer Steifigkeit von 80 kN/m. Vernachlässige die Dämpfung. Bestimme die Eigenfrequenz fn in Hz.

m = 12 kgk = 80 kN/m
fn = Hz
3.Mittel
tx10 mm5 Perioden1,5 mm

Beim Ausschwingversuch an einem gedämpften Feder-Masse-System folgt auf einen Auslenkungsscheitel von 10 mm 5 Perioden später ein Scheitel von 1,5 mm. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

x0 = 10 mmx5 = 1,5 mmn = 5
ζ =
4.Mittel
k = 20 kN/mc = 250 N·s/mm = 20 kg

Eine Masse von 20 kg wird von einer Feder mit einer Steifigkeit von 20 kN/m und einem viskosen Dämpfer mit einer Dämpfungskonstante von 250 N·s/m getragen. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

m = 20 kgk = 20 kN/mc = 250 N·s/m
ζ =
5.Schwer
k1​ = 30k2​ = 25k3​ = 50m = 10 kg

Eine Masse von 10 kg hängt an der Feder k₃ = 50 kN/m. Das obere Ende von k₃ ist an einem starren Balken befestigt, der an zwei nebeneinander angeordneten Federn hängt, k₁ = 30 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 = 10 kgk1 = 30 kN/mk2 = 25 kN/mk3 = 50 kN/m
fn = Hz
6.Schwer
k1​ = 40k2​ = 5m = 25 kg

Eine Masse von 25 kg hängt an zwei nebeneinander (parallel) angeordneten Federn mit den Steifigkeiten k₁ = 40 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 = 25 kgk1 = 40 kN/mk2 = 5 kN/m
fn = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fn = 7,05 Hz
  2. 2. fn = 12,99 Hz
  3. 3. ζ = 0,06028
  4. 4. ζ = 0,1976
  5. 5. fn = 8,145 Hz
  6. 6. fn = 6,752 Hz

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