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 = 40 kN/mm = 5 kgx

5 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 = 5 kgk = 40 kN/m
ωn = rad/s
2.やさしい
k = 50 kN/mm = 15 kgx

15 kg の質量が、ばね定数 50 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 = 50 kN/m
ωn = rad/s
3.ふつう
tx40 mm2 周期8.8 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 40 mm の 2 周期後に 8.8 mm のピークが現れた。 減衰比 ζ を求めよ。

x0 = 40 mmx2 = 8.8 mmn = 2
ζ =
4.ふつう
tx12 mm2 周期8.2 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 12 mm の 2 周期後に 8.2 mm のピークが現れた。 減衰比 ζ を求めよ。

x0 = 12 mmx2 = 8.2 mmn = 2
ζ =
5.むずかしい
k1​ = 30k2​ = 15m = 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 = 30 kN/m、下のばねは k₂ = 15 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 = 30 kN/mk2 = 15 kN/m
fn = Hz
6.むずかしい
k1​ = 25k2​ = 40k3​ = 40m = 20 kg

20 kg の質量がばね k₃ = 40 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 = 25 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 = 20 kgk1 = 25 kN/mk2 = 40 kN/mk3 = 40 kN/m
fn = Hz

解答

  1. 1. ωn = 89.44 rad/s
  2. 2. ωn = 57.74 rad/s
  3. 3. ζ = 0.1196
  4. 4. ζ = 0.03029
  5. 5. fn = 5.033 Hz
  6. 6. fn = 5.6 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。