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
kmδst​ = 15 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 15 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 = 15 mmg = 9.81 m/s²
fn = Hz
2.やさしい
kmδst​ = 5 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 5 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 = 5 mmg = 9.81 m/s²
fn = Hz
3.ふつう
tx20 mm1 周期9.4 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 20 mm の 1 周期後に 9.4 mm のピークが現れた。 減衰比 ζ を求めよ。

x0 = 20 mmx1 = 9.4 mmn = 1
ζ =
4.ふつう
k = 4 kN/mζ = 0.3m = 2 kg

ばね定数 4 kN/m のばねにつながれた 2 kg の質量に、減衰比 0.3 となる粘性ダンパがついている。自由振動の減衰固有振動数 fd を Hz で求めよ。

m = 2 kgk = 4 kN/mζ = 0.3
fd = Hz
5.むずかしい
k1​ = 100k2​ = 40k3​ = 50m = 50 kg

50 kg の質量がばね k₃ = 50 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 = 100 kN/m と k₂ = 40 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 = 50 kgk1 = 100 kN/mk2 = 40 kN/mk3 = 50 kN/m
fn = Hz
6.むずかしい
k1​ = 80k2​ = 10k3​ = 60m = 20 kg

20 kg の質量がばね k₃ = 60 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 = 80 kN/m と k₂ = 10 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 = 20 kgk1 = 80 kN/mk2 = 10 kN/mk3 = 60 kN/m
fn = Hz

解答

  1. 1. fn = 4.07 Hz
  2. 2. fn = 7.05 Hz
  3. 3. ζ = 0.1193
  4. 4. fd = 6.79 Hz
  5. 5. fn = 4.32 Hz
  6. 6. fn = 6.752 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。