Fiche d’exercices de Vibrations mécaniques avec corrigé

Fiche d’exercices de Vibrations mécaniques gratuite et imprimable : 6 exercices, du niveau facile au niveau examen, avec corrigé. Imprimez-la ou enregistrez-la en PDF.

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Nom: ____________________   Date: ____________

1.Facile
kmδst​ = 4 mmà vide

Une machine repose sur des supports élastiques, qui s’écrasent de 4 mm sous son poids. Considérez-la comme un système non amorti à un degré de liberté et prenez g = 9,81 m/s². Trouvez la fréquence propre fn des vibrations verticales, en Hz.

δst = 4 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
2.Facile
k = 50 kN/mm = 200 kgx

Une masse de 200 kg est suspendue à un ressort de raideur 50 kN/m. Négligez l’amortissement. Trouvez la pulsation propre ωn en rad/s.

m = 200 kgk = 50 kN/m
ωn = rad/s
3.Moyen
tx20 mm5 cycles1,6 mm

Lors d’un essai de vibrations libres d’un système masse–ressort amorti, un pic de déplacement de 20 mm est suivi, 5 cycles plus tard, d’un pic de 1,6 mm. Trouvez le taux d’amortissement ζ.

x0 = 20 mmx5 = 1,6 mmn = 5
ζ =
4.Moyen
k = 15 kN/mζ = 0,35m = 80 kg

Une masse de 80 kg sur un ressort de raideur 15 kN/m est munie d’un amortisseur visqueux qui donne un taux d’amortissement de 0,35. Trouvez la fréquence propre amortie fd de ses vibrations libres, en Hz.

m = 80 kgk = 15 kN/mζ = 0,35
fd = Hz
5.Difficile
k1​ = 25k2​ = 40k3​ = 60m = 20 kg

Une masse de 20 kg est suspendue au ressort k₃ = 60 kN/m. Le haut de k₃ est fixé à une barre rigide suspendue à deux ressorts côte à côte, k₁ = 25 kN/m et k₂ = 40 kN/m ; la barre reste horizontale. Négligez l’amortissement et les masses des ressorts et de la barre. Trouvez la fréquence propre fn des vibrations verticales, en Hz.

m = 20 kgk1 = 25 kN/mk2 = 40 kN/mk3 = 60 kN/m
fn = Hz
6.Difficile
k1​ = 15k2​ = 100m = 40 kg

Une masse de 40 kg est suspendue à deux ressorts côte à côte (en parallèle), de raideurs k₁ = 15 kN/m et k₂ = 100 kN/m. La masse reste horizontale. Négligez l’amortissement et les masses des ressorts. Trouvez la fréquence propre fn des vibrations verticales, en Hz.

m = 40 kgk1 = 15 kN/mk2 = 100 kN/m
fn = Hz

Corrigé

  1. 1. fn = 7,882 Hz
  2. 2. ωn = 15,81 rad/s
  3. 3. ζ = 0,08014
  4. 4. fd = 2,041 Hz
  5. 5. fn = 6,286 Hz
  6. 6. fn = 8,534 Hz

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