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 = 10 kN/mm = 15 kgx

15 kg の質量が、ばね定数 10 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 = 15 kgk = 10 kN/m
ωn = rad/s
2.やさしい
k = 4 kN/mm = 40 kgx

40 kg の質量が、ばね定数 4 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 = 40 kgk = 4 kN/m
ωn = rad/s
3.ふつう
k = 5 kN/mc = 60 N·s/mm = 25 kg

25 kg の質量が、ばね定数 5 kN/m のばねと、減衰係数 60 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 = 25 kgk = 5 kN/mc = 60 N·s/m
ζ =
4.ふつう
tx50 mm5 周期10.4 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 50 mm の 5 周期後に 10.4 mm のピークが現れた。 減衰比 ζ を求めよ。

x0 = 50 mmx5 = 10.4 mmn = 5
ζ =
5.むずかしい
k1​ = 30k2​ = 80k3​ = 25m = 100 kg

100 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 = 30 kN/m と k₂ = 80 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 = 100 kgk1 = 30 kN/mk2 = 80 kN/mk3 = 25 kN/m
fn = Hz
6.むずかしい
k1​ = 12k2​ = 20m = 5 kg

5 kg の質量が、横に並べた(並列の)2 本のばね k₁ = 12 kN/m、k₂ = 20 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 = 5 kgk1 = 12 kN/mk2 = 20 kN/m
fn = Hz

解答

  1. 1. ωn = 25.82 rad/s
  2. 2. ωn = 10 rad/s
  3. 3. ζ = 0.08485
  4. 4. ζ = 0.04992
  5. 5. fn = 2.272 Hz
  6. 6. fn = 12.73 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。