Was verseht man unter Mechanik?
“grundlegende Basis der klassischen Physik.”
-> beschreibt Einfluss von Kräften auf Körper.
Aus welchen Bestandteilen gliedert sich die Mechanik?
Statik (Kräftegleichgewicht)
Kinematik (Bewegungsvorgänge.)
Kinetik (durch Kräfte ausgelöste Bewegungen.)
Welche weitere Untergliederungen gibt es bei der Mechanik?
Stereomechanik = umverformbare Körper
Elastomechanik = elastischer Körper (Federn, Elastomere)
Plastomechanik = plastischer Körper (vorgespannte Schraube)
Fluidmechanik = flüssige, gasförmige (Wasser, öl, Gas)
Was versteht man unter dem modernen physikalischen Kraftbegriff?
„Alle Einwirkungen auf einen Körper, die zur Änderung seines Bewegungszustandes führen, sind Kräfte.“
Wie wird eine Kraft dargestellt & beschrieben?
Richtung: Wirkungslinie entlang die Kraft verläuft
Betrag: Stärke oder Intensität
Angriffspunkt: Punkt an dem die Kraft wirkt
Nenne Arten von Kräfte.
Linienkräfte = Eigengewicht eines Balkens
Flächenkräfte = Wind
Volumenkräfte = Gasdruck, Wasser
Was versteht man unter einem Kräftesystem?
„wenn mehrere Kräfte am selben Körper angreifen“
Was versteht man unter eine allgemeinen Kräftesystem?
es wirken mehrere Kräfte an unterschiedlichen Angriffspunkten
Wirklinien haben mehr als einen Schnittpunkt
-> verschieben & drehen
Was versteht man unter einem zentralen Kräftesystem?
Wirklinien schneiden sich in einem Punkt
-> der Körper kann an einem Angriffspunkt verschoben werden
Wozu dient der Parallelogrammsatz?
Wird verwendet, um Kräfte miteinander verrechnen zu können.
„Die Summe zweier Kräfte, mit dem selben Angriffspunkt, entspricht der Diagonale des aufgespannten Parallelogramms.“
Was versteht man unter Drehmoment?
Erkläre es wie es bestimmt wird.
Erklärung rotatonischer Bewegungen.
-> Drehmoment = Einzelkraft * Wirkabstand
Was sind äußere Kräfte?
alle Lasten & Einwirkungen, die auf den Körper einwirken
Was resultiert aus äußeren Kräften?
Aus dem Einwirken äußerer Kräfte auf einen Körper, entstehen Reaktionskräfte, wie:
Stützkräfte
Auflagekräfte
Was muss bei der Statik gegeben sein?
Bei der Statik müssen alle äußeren Kräfte im Gleichgewicht sein.
Was versteht man unter innere Kräfte?
Innere Kräfte sind das Resultat der Einwirkung äußerer Kräfte.
-> können durch Freischneiden ermittelt werden
Wie funktioniert das “Freischneiden” zur Ermittlung innerer Kräfte?
Bauteil gedanklich eines Schnittes getrennt
-> 2 Schnittufer: positiv & negativ
An Schnittufern müssen Reaktionskräfte vorhanden sein
welche äußeren Kräften entgegenwirken:
Normalkraft
Querkraft
Was versteht man unter starren Körpern?
durch äußere Kräfte nicht deformiert
(alle Materialen sind deformierbar!)
Einzelkraft der Wirkungslinie kann beliebig verschoben werden ohen Auswirkung auf den Körper.
Was versteht man unter: Freiheitsgerade starrer Körper?
Anzahl der Koordinaten, die gebraucht werden, um die Lage eines mechanischen Systems zu beschreiben.
Welche Freiheitsgeraden hat ein starrer Körper auf einer Ebene?
3 Freiheitsgeraden:
2 Translationsfreiheitsgeraden
1 Rotationsfreiheitsgerade
Welche Freiheitsgeraden hat ein starrer Körper in einem Raum?
6 Freiheitsgeraden:
3 Translationsfreiheitsgeraden
3 Rotationsfreiheitsgerade
Was versteht man unter Elastostatik?
reversible Deformation
-> Körper kehrt nach Wegnahme der Belastung in den Ausgangszustand zurück
Wozu wird Elastostatik verwendet?
um die Belastungsgrenze abzuschätzen
-> um Bauteilversagen zu vermeiden.
Was versteht man unter Beanspruchung &
Nenne 5 Grundarten der Beanspruchung.
“Belastung im Inneren durch äußere Belastung”
entstehen durch Kräfte und Momente.
Zug
Druck
Scherung
Biegung
Torsion
Was versteht man unter mechanischer Spannung?
Wie wird sie besimmt?
dient zur Bestimmung der Beanspruchung im Körperinneren.
-> mechanische Spannung = Wirkende Kraft / Querschnittsfläche
Wie werden Spannungen unterschieden?
Druckspannung
Zugspannung
Schubspannung
Wozu dient ein Spannungs-Dehnungsdiagramm?
Welche “Phasen” hat dieses Diagramm?
das Verhältnis von Spannung zu Längenänderung (Dehnung) wird festgehalten.
Hookesche Gerade (elastische Verformung)
Lüdersdehnung (plastische Verformung)
Einschnürung
Bruch
Was versteht man unter Hookesche Gerade?
Visualisiert den Bereich der rein elastischen Verformung.
-> Bauteil würde nach Wegnahme der Belastung in den Ausgangszustand zurückkehren.
Was versteht man unter Lüdersdehnung?
Eine Dehnung, die auf atomarer Ebene entsteht ohne weitere Krafterhöhung.
Materialverhalten: fließend
Was versteht man unter Einschnürung?
Dehnung findet nicht über die Gesamtlänge des Bauteils statt, sondern nur noch in einem kleinen Bereich.
Worauf ist bei der konstruktiven Auslegung eines Bauteils zu achten?
elastischen Bereich nicht überschreiten
-> ansonsten Verformung im plastischen Bereich & somit Werkstoff ungeeignet oder Bauteil zu klein.
Was sind die Newtonschen Gesetze?
Grundlagen der klassischen Mechanik
beschreiben 3 Grundsätze der Bewegungen in klassischen Mechanik
Was sagt das 1. Newtonsche Gesetz (Axiom) aus?
Wie heißt es?
Trägheitsgesetz
„Ohne den Einfluss äußerer Kräfte behält jeder Körper seine Geschwindigkeit bei.“
Was sagt das 2. Newtonsche Gesetz (Axiom) aus?
Aktionsgesetz
Zusammenhang zwischen der Bewegungsänderung eines Körpers und einwirkender Kräfte.
Was sagt das 3. Newtonsche Gesetz (Axiom) aus?
Wechselwirkungsgesetz
beschreibt die Wechselwirkung zwischen Kräften.
Das bedeutet das zu jeder Kraft immer eine gleich große Gegenkraft gehört.
Was versteht man unter Kinematik?
„räumliche & zeitliche Darstellung von Bewegung & beschreibt die Geometrie der Bewegung.“
Wie kann man Bewegung charakterisieren?
Die Bewegung ist die zeitliche Veränderung des Ortes. (Der Weg)
Was sind die Basisgrößen der Kinematik?
Wegabschnitt
Zeitabschnitt
Was versteht man unter Kinetik?
„Lehre von Bewegungen infolge von Kräften.“
Was ist ein Impuls bzw. was sagt der Impulssatz aus?
Es werden Stoßvorgänge beschrieben,
bei denen in einem kurzen Zeitraum eine Kraft von einem Körper auf einen anderen einwirkt. (Kraftstoß)
Was versteht man unter mechanischer Arbeit?
Ist eine konstante Kraft, die einen Körper bewegt & dabei arbeitet
wie wird mechanische Arbeit bestimmt?
mechanische Arbeit = Kraft * Weg
Was sagt der Energiehaltungssatz aus?
„Energie wird weder erzeugt noch verbraucht.
Energie wird umgewandelt.“
Was ist der Ansatz von mechnischer Energie in realen Systemen?
Energie bleibt ohne Reibung konstant.
in realen Systemen wird sie in Wärmeenergie umgewandelt
-> steht nicht mehr als mechanische Energie zur Verfügung
-> deshalb braucht jedes mechanische Gerät einen Antrien
Was versteht man unter Strömung?
Ist die gerichtete Bewegung von Flüssigkeiten.
Was versteht man unter Fluid(e)?
Ist der Sammelbegriff für Flüssigkeiten, Gase & Dämpfe.
Was beschreibt die Strömungsmechanik?
Nenne Beispiele dafür?
Beschreibung des kinematischen & dynamischen Verhaltens
Hydraulik
Hydrostatik
Hydrodynamik
Aerodynamik
Was beschreibt der Druck?
Der Druck beschreibt die Kraft pro Fläche.
Wie verhalten sich Festkörper, Flüssigkeiten & Gase aus Sicht der Kompressibilität?
Festkörper & Flüssigkeiten sind nahezu inkompressibel
Gase sind wegen ihrer geringen Dichte hochkompressibel
Was versteht man unter Schweredruck im Bezug auf Fluide?
Schwerekraft ist die Gewichtskraft, entstanden aus dem Eigengewicht.
„Es gilt, je höher die Fluidsäule, desto größer ist der Druck am Boden.“
Wovon ist der Schweredruck abhängig?
Schweredruck ist von der Höhe abhängig & nicht vom Querschnitt
Was versteht man unter Auftrieb?
Der Auftrieb ist eine der Gewichtskraft entgegenwirkende Kraft.
-> Der Körper bekommt von der Unterseite einen höheren Druck als von der Oberseite.
Wann wird ein Körper als schwimmender Körper definiert?
wenn die Gewichtskraft eines Körpers kleiner ist als die Auftriebskraft.
Was ist das Archimedische Prinzip
Messverfahren zur Bestimmung von Dichte, Volumen oder Gewicht von Körpern/Fluiden.
Wie definiert sich die Ideale Strömung?
Fluide bewegen sich hingegen zu Festkörpern in einem Strömungsfeld aus einzelnen Masseteilchen mit räumlicher Geschwindigkeitsverteilung.
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