Робочий аркуш «Механічні коливання» з відповідями

Безкоштовний робочий аркуш для друку «Механічні коливання»: 6 задач від легких до рівня іспиту, з ключем відповідей. Роздрукуйте його або збережіть як PDF.

Для викладачів: можна безкоштовно друкувати, копіювати й використовувати на заняттях. Кожен новий аркуш має нові значення і власні відповіді. Будемо вдячні за посилання на ExamProblems на сторінці вашого курсу.

Ім’я: ____________________   Дата: ____________

1.Легка
kmδst​ = 0,5 mmненавантажена

Машина стоїть на пружинних опорах, які під її вагою стискаються на 0,5 mm. Розгляньте її як систему з одним ступенем вільності без демпфування й візьміть g = 9,81 m/s². Знайдіть власну частоту fn вертикальних коливань у Hz.

δst = 0,5 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
2.Легка
k = 40 kN/mm = 150 kgx

Маса 150 kg висить на пружині жорсткістю 40 kN/m. Демпфуванням знехтуйте. Знайдіть власну кутову частоту ωn у rad/s.

m = 150 kgk = 40 kN/m
ωn = rad/s
3.Середня
k = 100 kN/mc = 90 N·s/mm = 8 kg

Маса 8 kg спирається на пружину жорсткістю 100 kN/m і в’язкий демпфер з коефіцієнтом опору 90 N·s/m. Знайдіть коефіцієнт демпфування ζ.

m = 8 kgk = 100 kN/mc = 90 N·s/m
ζ =
4.Середня
tx40 mmЦиклів: 315,6 mm

Під час випробування вільними коливаннями демпфованої системи маса–пружина за піком переміщення 40 mm через 3 циклів іде пік 15,6 mm. Знайдіть коефіцієнт демпфування ζ.

x0 = 40 mmx3 = 15,6 mmn = 3
ζ =
5.Складна
k1​ = 40k2​ = 30m = 10 kg

Маса 10 kg висить на двох пружинах поруч (паралельно) з жорсткостями k₁ = 40 kN/m і k₂ = 30 kN/m. Маса залишається горизонтальною. Знайдіть еквівалентну жорсткість keq системи пружин у kN/m.

m = 10 kgk1 = 40 kN/mk2 = 30 kN/m
keq = kN/m
6.Складна
k1​ = 50k2​ = 60m = 25 kg

Маса 25 kg висить на двох пружинах, з’єднаних кінець до кінця (послідовно): верхня пружина має k₁ = 50 kN/m, нижня — k₂ = 60 kN/m. Знехтуйте демпфуванням і масами пружин. Знайдіть власну частоту fn вертикальних коливань у Hz.

m = 25 kgk1 = 50 kN/mk2 = 60 kN/m
fn = Hz

Ключ відповідей

  1. 1. fn = 22,29 Hz
  2. 2. ωn = 16,33 rad/s
  3. 3. ζ = 0,05031
  4. 4. ζ = 0,04989
  5. 5. keq = 70 kN/m
  6. 6. fn = 5,257 Hz

Повні покрокові розв’язки: тренуйте цю тему на examproblems.com.