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 = 200 kN/mm = 5 kgx

5 kg の質量が、ばね定数 200 kN/m のばねにつり下げられている。減衰は無視する。 固有振動数 fn を Hz で求めよ。

m = 5 kgk = 200 kN/m
fn = Hz
2.やさしい
k = 100 kN/mm = 200 kgx

200 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 = 200 kgk = 100 kN/m
ωn = rad/s
3.ふつう
tx25 mm5 周期7.1 mm

減衰のある質量–ばね系の自由振動試験で、変位のピーク 25 mm の 5 周期後に 7.1 mm のピークが現れた。 減衰比 ζ を求めよ。

x0 = 25 mmx5 = 7.1 mmn = 5
ζ =
4.ふつう
k = 80 kN/mc = 80 N·s/mm = 2 kg

2 kg の質量が、ばね定数 80 kN/m のばねと、減衰係数 80 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 = 2 kgk = 80 kN/mc = 80 N·s/m
ζ =
5.むずかしい
k1​ = 50k2​ = 12k3​ = 15m = 40 kg

40 kg の質量がばね k₃ = 15 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 = 50 kN/m と k₂ = 12 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 = 40 kgk1 = 50 kN/mk2 = 12 kN/mk3 = 15 kN/m
fn = Hz
6.むずかしい
k1​ = 12k2​ = 10m = 10 kg

10 kg の質量が、縦につないだ(直列の)2 本のばねにつり下げられている:上のばねは k₁ = 12 kN/m、下のばねは k₂ = 10 kN/m である。 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 = 10 kgk1 = 12 kN/mk2 = 10 kN/m
fn = Hz

解答

  1. 1. fn = 31.83 Hz
  2. 2. ωn = 22.36 rad/s
  3. 3. ζ = 0.04004
  4. 4. ζ = 0.1
  5. 5. fn = 2.766 Hz
  6. 6. fn = 3.717 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。