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​ = 20 mmненавантажена

Машина стоїть на пружинних опорах, які під її вагою стискаються на 20 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 = 20 mmg = 9,81 m/s²
fn = Hz
2.Легка
k = 8 kN/mm = 5 kgx

Маса 5 kg висить на пружині жорсткістю 8 kN/m. Демпфуванням знехтуйте. Знайдіть власну кутову частоту ωn у rad/s.

m = 5 kgk = 8 kN/m
ωn = rad/s
3.Середня
k = 80 kN/mc = 120 N·s/mm = 2 kg

Маса 2 kg спирається на пружину жорсткістю 80 kN/m і в’язкий демпфер з коефіцієнтом опору 120 N·s/m. Знайдіть коефіцієнт демпфування ζ.

m = 2 kgk = 80 kN/mc = 120 N·s/m
ζ =
4.Середня
tx10 mmЦиклів: 34,7 mm

Під час випробування вільними коливаннями демпфованої системи маса–пружина за піком переміщення 10 mm через 3 циклів іде пік 4,7 mm. Знайдіть коефіцієнт демпфування ζ.

x0 = 10 mmx3 = 4,7 mmn = 3
ζ =
5.Складна
k1​ = 15k2​ = 60m = 20 kg

Маса 20 kg висить на двох пружинах поруч (паралельно) з жорсткостями k₁ = 15 kN/m і k₂ = 60 kN/m. Маса залишається горизонтальною. Знайдіть еквівалентну жорсткість keq системи пружин у kN/m.

m = 20 kgk1 = 15 kN/mk2 = 60 kN/m
keq = kN/m
6.Складна
k1​ = 5k2​ = 80k3​ = 50m = 20 kg

Маса 20 kg висить на пружині k₃ = 50 kN/m. Верх k₃ прикріплено до жорсткої балки, що висить на двох пружинах поруч, k₁ = 5 kN/m і k₂ = 80 kN/m; балка залишається горизонтальною. Знехтуйте демпфуванням і масами пружин та балки. Знайдіть власну частоту fn вертикальних коливань у Hz.

m = 20 kgk1 = 5 kN/mk2 = 80 kN/mk3 = 50 kN/m
fn = Hz

Ключ відповідей

  1. 1. fn = 3,525 Hz
  2. 2. ωn = 40 rad/s
  3. 3. ζ = 0,15
  4. 4. ζ = 0,04002
  5. 5. keq = 75 kN/m
  6. 6. fn = 6,314 Hz

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