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 = 25 kN/mm = 20 kgx

Маса 20 kg висить на пружині жорсткістю 25 kN/m. Демпфуванням знехтуйте. Знайдіть власну кутову частоту ωn у rad/s.

m = 20 kgk = 25 kN/m
ωn = rad/s
3.Середня
tx20 mm1 цикл12,1 mm

Під час випробування вільними коливаннями демпфованої системи маса–пружина за піком переміщення 20 mm через один цикл іде пік 12,1 mm. Знайдіть коефіцієнт демпфування ζ.

x0 = 20 mmx1 = 12,1 mmn = 1
ζ =
4.Середня
tx25 mmЦиклів: 47,1 mm

Під час випробування вільними коливаннями демпфованої системи маса–пружина за піком переміщення 25 mm через 4 циклів іде пік 7,1 mm. Знайдіть коефіцієнт демпфування ζ.

x0 = 25 mmx4 = 7,1 mmn = 4
ζ =
5.Складна
k1​ = 80k2​ = 20m = 40 kg

Маса 40 kg висить на двох пружинах поруч (паралельно) з жорсткостями k₁ = 80 kN/m і k₂ = 20 kN/m. Маса залишається горизонтальною. Знехтуйте демпфуванням і масами пружин. Знайдіть власну частоту fn вертикальних коливань у Hz.

m = 40 kgk1 = 80 kN/mk2 = 20 kN/m
fn = Hz
6.Складна
k1​ = 5k2​ = 50m = 5 kg

Маса 5 kg висить на двох пружинах, з’єднаних кінець до кінця (послідовно): верхня пружина має k₁ = 5 kN/m, нижня — k₂ = 50 kN/m. Знайдіть еквівалентну жорсткість keq системи пружин у kN/m.

m = 5 kgk1 = 5 kN/mk2 = 50 kN/m
keq = kN/m

Ключ відповідей

  1. 1. fn = 22,29 Hz
  2. 2. ωn = 35,36 rad/s
  3. 3. ζ = 0,07973
  4. 4. ζ = 0,05002
  5. 5. fn = 7,958 Hz
  6. 6. keq = 4,545 kN/m

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