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 = 20 kN/mm = 80 kgx

80 kg の質量が、ばね定数 20 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 = 80 kgk = 20 kN/m
ωn = rad/s
2.やさしい
k = 40 kN/mm = 100 kgx

100 kg の質量が、ばね定数 40 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 = 100 kgk = 40 kN/m
ωn = rad/s
3.ふつう
k = 200 kN/mζ = 0.3m = 150 kg

ばね定数 200 kN/m のばねにつながれた 150 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 = 150 kgk = 200 kN/mζ = 0.3
fd = Hz
4.ふつう
tx20 mm1 周期15.6 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 15.6 mm のピークが現れた。 減衰比 ζ を求めよ。

x0 = 20 mmx1 = 15.6 mmn = 1
ζ =
5.むずかしい
k1​ = 100k2​ = 25k3​ = 15m = 50 kg

50 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 = 100 kN/m と k₂ = 25 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 = 25 kN/mk3 = 15 kN/m
fn = Hz
6.むずかしい
k1​ = 30k2​ = 12m = 50 kg

50 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 = 30 kN/m、下のばねは k₂ = 12 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 = 50 kgk1 = 30 kN/mk2 = 12 kN/m
fn = Hz

解答

  1. 1. ωn = 15.81 rad/s
  2. 2. ωn = 20 rad/s
  3. 3. fd = 5.544 Hz
  4. 4. ζ = 0.03951
  5. 5. fn = 2.605 Hz
  6. 6. fn = 2.084 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。