<p>Über die Autoren 9</p> <p><b>Einführung 21</b></p> <p>Über dieses Buch 21</p> <p>Konventionen in diesem Buch 21</p> <p>Was Sie nicht lesen müssen 22</p> <p>Törichte Annahmen über die Leser 22</p> <p>Wie dieses Buch aufgebaut ist 22</p> <p>Teil I: Grundlagen 22</p> <p>Teil II: Statik 22</p> <p>Teil III: Endlich etwas Bewegung: Die Dynamik 23</p> <p>Teil IV: Unter Druck gesetzt: Festigkeitslehre 23</p> <p>Teil V: Der Top-Ten-Teil 23</p> <p>Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 23</p> <p>Wie es weitergeht 24</p> <p><b>TEIL I GRUNDLAGEN 25</b></p> <p><b>Kapitel 1 Technische Mechanik: Die Grundlagen 27</b></p> <p>Technische Mechanik: Eine eigenständige Wissenschaft 27</p> <p>Eine Wissenschaft, viele Themen 28</p> <p>Eine Wissenschaft, viele Anwendungen 30</p> <p>Teil I: Mathematische und physikalische Grundlagen 30</p> <p>Alles über Winkel und Richtungen 30</p> <p>Alles über Bewegungen 31</p> <p>Teil II: Fest und unverrückbar: Die Statik 31</p> <p>Mit frischen Kräften 32</p> <p>Immer in Ruhe bleiben: Schwerpunkt und Gleichgewicht 32</p> <p>Statik angewandt: Lager, Balken und Fachwerke 32</p> <p>Sich aneinander reiben 33</p> <p>Teil III: Endlich etwas Bewegung: Dynamik 33</p> <p>Klein, aber beweglich: Die Dynamik von Massepunkten 33</p> <p>Einerseits starr, andererseits beweglich: Die Dynamik starrer Körper 34</p> <p>Alles schwingt und rotiert: Die Maschinendynamik 34</p> <p>Teil IV: Unter Druck gesetzt: Festigkeitslehre 34</p> <p>Ziehen, drücken oder biegen: Die Grundbegriffe 35</p> <p>Wieder in Form kommen: Elastische Verformung 35</p> <p>Die Form ändern: Plastische Verformung 36</p> <p>Marmor, Stein und Eisen bricht: Bruchmechanik und andere Versagensmechanismen 36</p> <p>Teil V: Top-Ten-Teil 37</p> <p><b>Kapitel 2 Ganz ohne Mathematik geht es nicht 39</b></p> <p>Auf die Richtung kommt es an: Vektorrechnung 40</p> <p>Wozu braucht man Vektoren? 40</p> <p>Was ist eigentlich ein Vektor? 41</p> <p>Pfeile oder Zahlen: Die Darstellung von Vektoren 41</p> <p>Addition und Subtraktion von Vektoren 43</p> <p>Drei Mal Multiplizieren 44</p> <p>Auf den Winkel kommt es an: Trigonometrie 50</p> <p>Mein Hut, der hat drei Ecken 50</p> <p>Sie sind oft nützlich: Sinus- und Kosinussatz 51</p> <p>Rechte Winkel 52</p> <p>Aufgaben 55</p> <p><b>Kapitel 3 Alles ist in Bewegung: Die Kinematik 57</b></p> <p>Bewegung pur: Kinematik 58</p> <p>Geradeaus: Gradlinige Translationsbewegungen 59</p> <p>Eine konstante Beschleunigung nach unten: Der freie Fall 61</p> <p>Eins nach dem anderen: Überlagerung von Geschwindigkeiten 63</p> <p>Immer dasselbe: Energie- und Impulserhaltungssatz 68</p> <p>Beispiel: Stöße 69</p> <p>Kreisverkehr: Kreisbewegungen 71</p> <p>Karussell fahren: Die Winkelgeschwindigkeit 72</p> <p>Nicht aus der Bahn geraten: Die Zentripetalbeschleunigung 74</p> <p>Immer schneller werden: Die Winkelbeschleunigung 75</p> <p>Aufgaben 76</p> <p><b>TEIL II FEST UND UNVERRÜCKBAR: DIE STATIK 79</b></p> <p><b>Kapitel 4 Mit frischen Kräften 81</b></p> <p>Ein starkes Team: Kraft und Drehmoment 81</p> <p>Auf die Kraft kommt es an 82</p> <p>Die Kraft auf den Punkt bringen: Das Drehmoment 84</p> <p>Mit Kraft arbeiten 87</p> <p>Die Linie entlang 88</p> <p>Addition von Kräften 88</p> <p>In die Bestandteile zerlegen 90</p> <p>Von allen Seiten: Kräftesysteme 92</p> <p>Übersicht über Kräftesysteme 92</p> <p>Zentrale ebene Kräftesysteme 93</p> <p>Allgemeine ebene Kräftesysteme 95</p> <p>Räumliche Kräftesysteme 99</p> <p>Kräfte freimachen 101</p> <p>Aufgaben 106</p> <p><b>Kapitel 5 Immer in Ruhe bleiben: Schwerpunkt und Gleichgewicht 109</b></p> <p>Der Momentensatz 110</p> <p>Man muss Schwerpunkte setzen 110</p> <p>Eine ganze Reihe von Schwerpunkten: Begriffsbestimmungen 111</p> <p>Den Schwerpunkt bestimmen 112</p> <p>Den Schwerpunkt berechnen 113</p> <p>Flächenschwerpunkt 115</p> <p>Auch Linien besitzen einen Schwerpunkt 122</p> <p>Die Freiheit, sich zu bewegen: Freiheitsgrade 124</p> <p>Gleichgewicht und Standsicherheit 126</p> <p>Gleichgewicht 126</p> <p>Arten des Gleichgewichts 131</p> <p>Fest auf den Füßen stehen: Standsicherheit 132</p> <p>Aufgaben 136</p> <p><b>Kapitel 6 Statik angewandt: Lager, Balken und Fachwerke 139</b></p> <p>Die Verbindung mit der Außenwelt: Lager und Gelenke 139</p> <p>Lagerkräfte 140</p> <p>Auf die Wertigkeit kommt es an: Lagerarten 142</p> <p>Gelenke 146</p> <p>Balken 147</p> <p>Äußere und innere Kräfte 147</p> <p>Frei oder bestimmt: Die statische Bestimmtheit von Balken 148</p> <p>Altehrwürdig und doch modern: Fachwerke 151</p> <p>Nichts als Stäbe und Knoten: Wichtige Begriffe 151</p> <p>Bestimmt oder unbestimmt? 153</p> <p>Ermittlung der Stabkräfte 156</p> <p>Aufgaben 167</p> <p><b>Kapitel 7 Sich aneinander reiben 169</b></p> <p>Und sie bewegt sich doch 170</p> <p>Haften, Gleiten, Rollen: Arten der Reibung 170</p> <p>Es kommt nur auf die Reibungskoeffizienten an 171</p> <p>Räder müssen rollen: Die Rollreibung 179</p> <p>Reibung: Hinderlich und nützlich zugleich 181</p> <p>Reibung ist überall: Das Fahrrad 182</p> <p>Reibung in Lagern 183</p> <p>In die Höhe steigen: Die Leiter 185</p> <p>Seilreibung 187</p> <p>Voll in die Eisen steigen: Bremsen 190</p> <p>Aufgaben 192</p> <p><b>TEIL III ENDLICH ETWAS BEWEGUNG: DIE DYNAMIK 193</b></p> <p><b>Kapitel 8 Klein, aber dynamisch: Die Dynamik der Massepunkte 195</b></p> <p>Noch einmal: Kräfte 196</p> <p>Newton 196</p> <p>Träge und schwer: Die Masse 200</p> <p>Rund ums Zentrum: Kreisbewegungen 203</p> <p>Auch Kräfte können träge sein: Das Prinzip von d’Alembert 204</p> <p>Im Schweiße deines Angesichts: Die Arbeit 207</p> <p>Arbeit gleich Kraft mal Weg 207</p> <p>Viele Kräfte, viel Arbeit 208</p> <p>Nobody is perfect: Der Wirkungsgrad 211</p> <p>Energie ist überall und geht nicht verloren 212</p> <p>Es gibt mehr als eine Art der Energie 213</p> <p>Stets konstant, aber nicht das Gleiche 214</p> <p>Was für eine Leistung! 215</p> <p>Leistung gleich Arbeit pro Zeit 216</p> <p>Was lange wirkt, wirkt endlich gut 219</p> <p>Vergleich Translation – Kreisbewegung 219</p> <p>Aufgaben 220</p> <p><b>Kapitel 9 Einerseits starr, andererseits beweglich: Die Dynamik starrer Körper 221</b></p> <p>Ein wichtiges Gesetz: Der Schwerpunktsatz 221</p> <p>Der Schwerpunkt bestimmt, wo es lang geht 222</p> <p>Das 2 Newton’sche Gesetz für starre Körper 222</p> <p>Drehbewegungen starrer Körper 223</p> <p>Alle Punkte im Gleichschritt: Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung 224</p> <p>Auf den Punkt gebracht: Das Drehmoment 225</p> <p>Trägheit in unterschiedlichen Formen: Das Trägheitsmoment 226</p> <p>Jeder Punkt zählt einzeln 226</p> <p>Steiner’scher Satz 233</p> <p>Zwei wichtige Größen: Rotationsenergie und Drehimpuls 235</p> <p>Rotationsenergie 235</p> <p>Pirouetten drehen: Drehimpuls und Drehimpulserhaltungssatz 239</p> <p>Voll getroffen: Stöße 241</p> <p>Wumms! Es hat gekracht 241</p> <p>Voll ins Zentrum: Der gerade, zentrale, elastische Stoß 243</p> <p>Nicht ganz einfach: Schiefe Stöße 245</p> <p>Vergleich von Translation und Rotation 247</p> <p>Aufgaben 248</p> <p><b>Kapitel 10 Alles schwingt und rotiert: Einführung in die Maschinendynamik 251</b></p> <p>Harmonische Schwingungen 252</p> <p>Hin und her, auf und ab: Beispiele von Schwingungen 252</p> <p>Viele Schwingungen, eine Beschreibung 255</p> <p>Ziemlich verdreht: Das Torsionspendel 261</p> <p>Alle harmonischen Schwingungen weisen Gemeinsamkeiten auf 262</p> <p>Dämpfung und erzwungene Schwingungen 263</p> <p>Alles hat einmal ein Ende: Gedämpfte Schwingungen 263</p> <p>Das ist der Rhythmus, wo jeder mit muss: Erzwungene Schwingungen 265</p> <p>Das kann in einer Katastrophe enden: Resonanz 266</p> <p>Schwingungssysteme 267</p> <p>Parallel- und Reihenschaltungen von Federn 267</p> <p>Gekoppelte Pendel 270</p> <p>Gekoppelte Schwingungssysteme 273</p> <p>Auch Stäbe können schwingen 275</p> <p>Aufgaben 279</p> <p><b>TEIL IV FESTIGKEITSLEHRE UND KONTINUUMSMECHANIK 281</b></p> <p><b>Kapitel 11 Ziehen, drücken oder biegen: Die Grundbegriffe 283</b></p> <p>Den Belastungen nachgeben 284</p> <p>Spannung pur 284</p> <p>Auf die inneren Kräfte kommt es an 285</p> <p>Körper freischneiden: Das Schnittverfahren 285</p> <p>Ziehen, Drücken und Schieben 286</p> <p>Ein jeder muss seine Last tragen 287</p> <p>Die Ohren lang ziehen: Zugbeanspruchung 288</p> <p>Dem Druck nachgeben: Druckbeanspruchung 289</p> <p>Schubbeanspruchung 290</p> <p>Auf Biegen und Brechen: Biegebeanspruchung 291</p> <p>Torsionsbeanspruchung 293</p> <p>Belastungen werden Realität 294</p> <p>Gemischte Belastungen 294</p> <p>Körper voller Spannungen 297</p> <p>Spannungszustand 298</p> <p>Spannungstensor 299</p> <p>Mohr’scher Spannungskreis 300</p> <p>Den Stab brechen: Die Spannungs-Dehnungs-Kurve 301</p> <p>Aufgaben 303</p> <p><b>Kapitel 12 Wieder in Form kommen: Elastische Verformung 307</b></p> <p>Am Haken hängen: Das Hooke’sche Gesetz 308</p> <p>Elastizität beschreiben: Die elastischen Konstanten 309</p> <p>In die Länge gezogen: Der Elastizitätsmodul 310</p> <p>Dem Druck standhalten: Der Kompressionsmodul 311</p> <p>Ziemlich verdreht: Der Schubmodul (Torsionsmodul) 313</p> <p>Längs und quer: Die Poisson-Zahl 314</p> <p>Nur zwei von vieren zählen: Beziehungen zwischen den elastischen Konstanten 317</p> <p>Elastische Energie 318</p> <p>Vollkommen elastisch 321</p> <p>Bis ans Limit 321</p> <p>Im Bereich des Hooke’schen Gesetzes 322</p> <p>Man kann selbst Stahl in die Länge ziehen 322</p> <p>Auf dass sich die Balken biegen 323</p> <p>Der beidseitig gelagerte Balken und die Biegelinie 327</p> <p>Ans Herz gedrückt: Die Hertz’sche Pressung 328</p> <p>Aufgaben 331</p> <p><b>Kapitel 13 Die Form ändern: Plastische Verformung 333</b></p> <p>Spannungs-Dehnungs-Diagramme 334</p> <p>Begriffe zur Beschreibung der plastischen Deformation 334</p> <p>Nominelle und wahre Spannungen 337</p> <p>Atome verschieben sich: Die Mechanismen der plastischen Verformung 339</p> <p>Verfestigungsmechanismen 341</p> <p>Nachwirkungen 342</p> <p>Nicht zu stoppen: Das Kriechen 342</p> <p>Schließlich doch relaxt 344</p> <p>Hart wie Marmelade 344</p> <p>Härteskalen 345</p> <p>Aufgaben 347</p> <p><b>Kapitel 14 Marmor, Stein und Eisen bricht: Bruchmechanik und andere Versagensmechanismen 349</b></p> <p>Spröder Bruch 351</p> <p>Ein Riss reicht aus: Das Griffith-Modell 351</p> <p>Widerstand gegen spröden Bruch: Die Zähigkeit 353</p> <p>Bruchzähigkeit 355</p> <p>Duktiler Bruch: Versagen durch dauerhafte Verformung 358</p> <p>Irgendwann wird es zu viel: Der Ermüdungsbruch 360</p> <p>Einfach umgeknickt 362</p> <p>Auch Oberflächen können versagen: Der Verschleiß 364</p> <p>Mit der Zeit abgenutzt 365</p> <p>Es kommt auf das Gesamtsystem an: Tribologische Systeme 365</p> <p>Angriff von außen: Arten des Verschleißes 366</p> <p>Verschleiß quantitativ 367</p> <p>Aufgaben 370</p> <p><b>TEIL V DER TOP-TEN-TEIL 371</b></p> <p><b>Kapitel 15 Zehn wichtige Anwendungen der Technischen Mechanik 373</b></p> <p>Bauingenieurswesen 373</p> <p>Baustatik 373</p> <p>Maschinenbau 374</p> <p>Maschinenbau 374</p> <p>Maschinendynamik 374</p> <p>Apparatebau 374</p> <p>Materialwissenschaften und Werkstoffkunde 374</p> <p>Werkstoffkunde 375</p> <p>Materialwissenschaften 375</p> <p>Weitere Bereiche 375</p> <p>Anlagenbau 375</p> <p>Feinmechanik 376</p> <p>Mechatronik 376</p> <p>Luft- und Raumfahrttechnik 376</p> <p><b>Kapitel 16 Zehn wichtige Internetadressen 377</b></p> <p>Vektorrechnung 377</p> <p>Die gesamte Statik und die Festigkeitslehre in einem Link 377</p> <p>Statik lernen 378</p> <p>Baustatik aus Kassel 378</p> <p>Technische Mechanik interaktiv 379</p> <p>Reibung von allen Seiten 379</p> <p>Interaktive Dynamik 379</p> <p>Hier schwingt alles 379</p> <p>Alles über die Mechanik 380</p> <p>Das Neueste aus der Physik 380</p> <p><b>Anhang Lösungen der Aufgaben 381</b></p> <p>Kapitel 2 381</p> <p>Kapitel 3 383</p> <p>Kapitel 4 386</p> <p>Kapitel 5 390</p> <p>Kapitel 6 394</p> <p>Kapitel 7 398</p> <p>Kapitel 8 401</p> <p>Kapitel 9 404</p> <p>Kapitel 10 408</p> <p>Kapitel 11 411</p> <p>Kapitel 12 414</p> <p>Kapitel 13 416</p> <p>Kapitel 14 417</p> <p>Stichwortverzeichnis 421</p>