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​ = 0,5 mmunbelastet

Eine Maschine steht auf Federelementen, die unter ihrem Gewicht um 0,5 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 = 0,5 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
2.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
3.Mittel
k = 4 kN/mc = 210 N·s/mm = 8 kg

Eine Masse von 8 kg wird von einer Feder mit einer Steifigkeit von 4 kN/m und einem viskosen Dämpfer mit einer Dämpfungskonstante von 210 N·s/m getragen. Bestimme den Dämpfungsgrad ζ.

m = 8 kgk = 4 kN/mc = 210 N·s/m
ζ =
4.Mittel
k = 12 kN/mζ = 0,45m = 20 kg

Eine Masse von 20 kg an einer Feder mit einer Steifigkeit von 12 kN/m hat einen viskosen Dämpfer, der einen Dämpfungsgrad von 0,45 ergibt. Bestimme die gedämpfte Eigenfrequenz fd ihrer freien Schwingung in Hz.

m = 20 kgk = 12 kN/mζ = 0,45
fd = Hz
5.Schwer
k1​ = 20k2​ = 15m = 20 kg

Eine Masse von 20 kg hängt an zwei hintereinander (in Reihe) geschalteten Federn: Die obere Feder hat k₁ = 20 kN/m, die untere k₂ = 15 kN/m. Vernachlässige die Dämpfung und die Massen der Federn. Bestimme die Eigenfrequenz fn der vertikalen Schwingung in Hz.

m = 20 kgk1 = 20 kN/mk2 = 15 kN/m
fn = Hz
6.Schwer
k1​ = 40k2​ = 25m = 10 kg

Eine Masse von 10 kg hängt an zwei hintereinander (in Reihe) geschalteten Federn: Die obere Feder hat k₁ = 40 kN/m, die untere k₂ = 25 kN/m. Vernachlässige die Dämpfung und die Massen der Federn. Bestimme die Eigenfrequenz fn der vertikalen Schwingung in Hz.

m = 10 kgk1 = 40 kN/mk2 = 25 kN/m
fn = Hz

Lösungsschlüssel

  1. 1. fn = 22,29 Hz
  2. 2. fn = 7,05 Hz
  3. 3. ζ = 0,587
  4. 4. fd = 3,481 Hz
  5. 5. fn = 3,295 Hz
  6. 6. fn = 6,243 Hz

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