解答つき機械振動ワークシート

無料で印刷できる機械振動のワークシート:やさしい問題から試験レベルまで 6 問、解答つき。印刷するか PDF で保存できます。

先生方へ: 授業で自由に印刷・コピーしてお使いいただけます。新しいワークシートごとに数値が変わり、専用の解答が付きます。授業ページに ExamProblems へのリンクを載せていただけると嬉しいです。

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1.やさしい
k = 100 kN/mm = 8 kgx

8 kg の質量が、ばね定数 100 kN/m のばねにつり下げられている。減衰は無視する。 固有角振動数 ωn を rad/s で求めよ。

m = 8 kgk = 100 kN/m
ωn = rad/s
2.やさしい
kmδst​ = 4 mm無負荷

ある機械がばね支持の上に置かれており、ばねはその重さで 4 mm 縮む。減衰のない 1 自由度系とみなし、g = 9.81 m/s² とする。上下振動の固有振動数 fn を Hz で求めよ。

δst = 4 mmg = 9.81 m/s²
fn = Hz
3.ふつう
k = 80 kN/mc = 110 N·s/mm = 15 kg

15 kg の質量が、ばね定数 80 kN/m のばねと、減衰係数 110 N·s/m の粘性ダンパで支えられている。減衰比 ζ を求めよ。

m = 15 kgk = 80 kN/mc = 110 N·s/m
ζ =
4.ふつう
k = 40 kN/mc = 1410 N·s/mm = 200 kg

200 kg の質量が、ばね定数 40 kN/m のばねと、減衰係数 1410 N·s/m の粘性ダンパで支えられている。減衰比 ζ を求めよ。

m = 200 kgk = 40 kN/mc = 1410 N·s/m
ζ =
5.むずかしい
k1​ = 30k2​ = 40m = 100 kg

100 kg の質量が、横に並べた(並列の)2 本のばね k₁ = 30 kN/m、k₂ = 40 kN/m につり下げられている。質量は水平を保つ。 減衰とばねの質量は無視する。上下振動の固有振動数 fn を Hz で求めよ。

m = 100 kgk1 = 30 kN/mk2 = 40 kN/m
fn = Hz
6.むずかしい
k1​ = 25k2​ = 50k3​ = 25m = 5 kg

5 kg の質量がばね k₃ = 25 kN/m につり下げられている。k₃ の上端は剛体の棒に取り付けられ、その棒は横に並べた 2 本のばね k₁ = 25 kN/m と k₂ = 50 kN/m からつり下げられている。棒は水平を保つ。 減衰とばね・棒の質量は無視する。上下振動の固有振動数 fn を Hz で求めよ。

m = 5 kgk1 = 25 kN/mk2 = 50 kN/mk3 = 25 kN/m
fn = Hz

解答

  1. 1. ωn = 111.8 rad/s
  2. 2. fn = 7.882 Hz
  3. 3. ζ = 0.05021
  4. 4. ζ = 0.2493
  5. 5. fn = 4.211 Hz
  6. 6. fn = 9.746 Hz

ステップごとの詳しい解答:このトピックは examproblems.com で練習できます。