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Technische Mechanik für Dummies

Leseprobe

Technische Mechanik für Dummies


Für Dummies 3. Auflage

von: Wilhelm Kulisch

21,99 €

Verlag: Wiley-VCH
Format: EPUB
Veröffentl.: 11.07.2018
ISBN/EAN: 9783527815456
Sprache: deutsch
Anzahl Seiten: 470

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Beschreibungen

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

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