Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Tentamen (uitwerkingen)

Find the natural frequencies and mode shapes of a taut string supported subject to different conditions

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
12
Cijfer
A+
Geüpload op
22-01-2023
Geschreven in
2021/2022

Find the natural frequencies and mode shapes of a taut string supported subject to different conditions.

Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

Question No 03
Find the natural frequencies and mode shapes of a taut string supported
subject to different conditions as shown in the figure given below. The
initial conditions are given as:
𝝎(𝒙, 𝒕 = 𝟎) = 𝝎𝟎 (𝒙)
𝝏𝝎
(𝒙, 𝒕 = 𝟎)𝝎̇(𝒙)
𝝏𝒙
3. Both ends attached with masses.




Solution: -
The governing equation is
𝜕2 𝜔 𝜕2 𝜔
𝑐2 = (1)
𝜕𝑥 2 𝜕𝑡 2

Boundary conditions
𝜕𝜔 𝜕2 𝜔
𝑃 (0, 𝑡 ) = 𝑚1 (0, 𝑡) (2)
𝜕𝑥 𝜕𝑡 2

𝜕𝜔 𝜕2 𝜔
𝑃 (𝑙, 𝑡 ) = −𝑚2 (𝑙, 𝑡) (3)
𝜕𝑥 𝜕𝑡 2

Initial conditions
𝜔(𝑥, 𝑡 = 0) = 𝜔0 (𝑥) (i)
𝜕𝜔
(𝑥, 𝑡 = 0) = 𝜔̇ (𝑥) (ii)
𝜕𝑥

We use separation of variable method to find solution. For this we let:
𝜔(𝑥, 𝑡 ) = 𝑊 (𝑥)𝑇(𝑡) (4)
Substituting equation (4) in equation (1)
𝑐 2 𝑑2 𝑊 1 𝑑2 𝑇
=
𝑊 𝑑𝑥 2 𝑇 𝑑𝑡 2
Since LHS is function of 𝑥 only and RHS is the function of 𝑡 only, therefore

, 𝑐 2 𝑑2 𝑊 1 𝑑2 𝑇
= = 𝛼(𝑠𝑎𝑦)
𝑊 𝑑𝑥 2 𝑇 𝑑𝑡 2
This equation can be separated into two equation as follows:
𝑑2 𝑊 𝛼
− 𝑊=0
𝑑𝑥 2 𝑐 2
𝑑2 𝑇
− 𝛼𝑇 = 0
𝑑𝑥 2
Setting 𝛼 = −𝜔2 above equation take the form:
𝑑2 𝑊 𝜔2
+ 𝑊=0 (5)
𝑑𝑥 2 𝑐2

𝑑2 𝑇
+ 𝜔2 𝑇 = 0 (6)
𝑑𝑥 2

With boundary conditions
𝑑𝑊 𝑑2 𝑊
𝑃 (0, 𝑡 ) = 𝑚1 (0, 𝑡) (2a)
𝑑𝑥 𝑑𝑡 2

𝑑𝑊 𝑑2 𝑊
𝑃 (𝑙, 𝑡 ) = −𝑚2 (𝑙, 𝑡) (3a)
𝑑𝑥 𝑑𝑡 2

Solve equation (5)
𝑑 2 𝑊 𝜔2
+ 2𝑊=0
𝑑𝑥 2 𝑐
The characteristic equation is
𝜔2 𝑑
𝐷12 + 𝑊=0 where 𝐷1 =
𝑐2 𝑑𝑥
𝜔
⇒ 𝐷1 = ± 𝑖
𝑐
𝜔𝑥 𝜔𝑥
⇒ 𝑊 (𝑥) = 𝐴𝑐𝑜𝑠 + 𝐵𝑠𝑖𝑛 (7)
𝑐 𝑐

Now solving equation (6)
𝑑
𝐷22 + 𝑊 = 0 where 𝐷2 =
𝑑𝑥

⇒ 𝐷2 = ±𝜔𝑖
⇒ 𝑇(𝑡 ) = 𝐶𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡 + 𝐷𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡 (8)
Rewriting the equation (4)
For 𝑛𝑡ℎ mode of vibration. Let
𝑊 (𝑥) = 𝑊𝑛 (𝑥)
And 𝑇(𝑡 ) = 𝑇𝑛 (𝑡)

Geschreven voor

Vak

Documentinformatie

Geüpload op
22 januari 2023
Aantal pagina's
12
Geschreven in
2021/2022
Type
Tentamen (uitwerkingen)
Bevat
Vragen en antwoorden

Onderwerpen

$11.09
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper
Seller avatar
nimranoor

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
nimranoor google
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
-
Lid sinds
3 jaar
Aantal volgers
0
Documenten
1
Laatst verkocht
-

0.0

0 beoordelingen

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen