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。
解答つき機械振動ワークシート
1.やさしい
δst = 15 mmg = 9.81 m/s²
fn = Hz
2.やさしい
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
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
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
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
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. fn = 4.07 Hz
- 2. fn = 7.05 Hz
- 3. ζ = 0.1193
- 4. fd = 6.79 Hz
- 5. fn = 4.32 Hz
- 6. fn = 6.752 Hz
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