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Technische Mechanik Prufungstrainer für Dummies

Technische Mechanik Prufungstrainer für Dummies

Wilhelm Kulisch

ISBN: 978-3-527-70890-1

Jan 2013

320 pages

Select type: Paperback

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Description

Mit Fakten zum Pauken und Aufgaben zum Üben

Haben Sie nur noch wenig Zeit und die Mechanik-Prüfung steht vor der Tür? Dann ist dies genau das richtige Buch für Sie! Prüfen Sie mit Eingangsaufgaben Ihr Wissen und lernen Sie nur das, was Sie wirklich brauchen. Wilhelm Kulisch hat für Sie ein Sieben-Tage-Programm zusammengestellt mit dem Stoff, den Sie unbedingt beherrschen sollten, und wichtigen Fakten zum Wiederholen. Außerdem finden Sie hier zahlreiche Übungen, denn schließlich machen diese ja den Meister.

Und für unterwegs: die kostenlosen Dummies Trainings- Apps in den App-Stores.
Einleitung 13

Über dieses Buch 13

Konventionen in diesem Buch 13

Was Sie nicht lesen müssen 14

Annahmen über den Leser 14

Wie dieses Buch aufgebaut ist 14

Über die Technische Mechanik 15

Symbole in diesem Buch 16

Wie es weitergeht 17

Teil I – Tag 1

Kräfte und Gleichgewichte: Die Grundlagen der Statik 19

Kapitel 1 Kräfte und Drehmomente 21

Die zentralen Größen der Statik: Kräfte und Drehmomente 21

Definition der Kraft 22

Nicht immer punktförmig: Linien- und Flächenkräfte 23

Es kommt nicht nur auf die Kraft, sondern auch auf den Abstand an: Drehmomente 23

Arbeiten mit Kräften und Drehmomenten 25

Gemeinsam wirken: Das Zusammensetzen von Kräften 25

Manchmal kommt es auf die Bestandteile an: Das Zerlegen von Kräften 25

Übungen zu Kräften und Drehmomenten 26

Eine Kraft kommt selten allein: Kräftesysteme 28

Es gibt viele Kräftesysteme: Eine Übersicht 28

Alle auf einen Punkt: Zentrale ebene Kräftesysteme 28

Allgemeine ebene Kräftesysteme 29

Es wird dreidimensional: Räumliche Kräftesysteme 30

Entscheidend: Das Freimachen von Körpern 30

Wie macht man einen Körper frei? 30

Fünf wichtige Regeln zum Freimachen von Körpern 31

Übungen zu Kräftesystemen und zum Freimachen von Körpern 32

Lösungen zu den Aufgaben in diesem Kapitel 34

Kapitel 2 Schwerpunkte und Gleichgewicht 39

Die Schwerpunkte sind entscheidend 39

Bestimmung von Schwerpunkten 40

Berechnung von Schwerpunkten 40

Flächen- und Linienschwerpunkte 41

Übungen zum Schwerpunkt 46

In der Statik herrscht das Gleichgewicht 48

Wie frei ist ein Körper? Die Freiheitsgrade 48

Nun endlich: Die Gleichgewichtsbedingungen 49

Labil, stabil, indifferent: Arten von Gleichgewicht 50

Kippen verboten: Die Standsicherheit 50

Übungen zum Gleichgewicht 51

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 53

Teil II – Tag 2

Lager, Balken und Fachwerke: Statik angewandt 59

Kapitel 3 Körper miteinander verbinden: Lager und Gelenke 61

Es kommt auf die richtige Lagerung an 61

Auch Lager können reagieren 62

Arten von Lagern 63

Übungen zu Lagern 64

Untereinander verbunden: Gelenke 66

Typen von Gelenken 66

Auch Gelenke können Kräfte übertragen 67

An jedem Ende ein Gelenk: Die Pendelstütze 68

Übungen zu Gelenken 69

Lösungen zu den Aufgaben in diesem Kapitel 70

Kapitel 4 Immer noch modern: Fachwerke 75

Es sind nicht immer Balken, die tragen 75

Was unterscheidet einen Balken von einem Stab? 75

In der Statik zählen nur die äußeren Kräfte 76

Ganz bestimmt: Die statische Bestimmtheit 76

Übungen zu Balken und zur statischen Bestimmtheit 78

Stäbe und Knoten: Fachwerke 80

Nur Stäbe und Knoten: Die Elemente von Fachwerken 80

Statische Bestimmtheit 81

Ermittlung der Stabkräfte 82

Übungen zu Fachwerken 87

Lösungen zu den Aufgaben in diesem Kapitel 88

Teil III – Tag 3

Klein, aber oho: Die Dynamik von Massenpunkten 95

Kapitel 5 Geradeaus oder im Kreis: Die Bewegung von Massenpunkten 97

Immer geradeaus: Translationsbewegungen 97

Reduzierung auf das Nötigste: Der Massenpunkt 97

Beschreibung durch drei Gößen 98

Mehrere Bewegungen gleichzeitig: Das Superpositionsprinzip 99

Übungen zu Translationsbewegungen 100

Sie sind immer konstant: Impuls und Energie 101

Masse mal Geschwindigkeit: Der Impuls 101

Je schneller, umso größer: Die kinetische Energie 101

Voll getroffen: Stöße 102

Übungen zu Impuls, Energie und Stößen 102

Im Kreis herum: Kreisbewegungen 103

Runde um Runde: Gleichmäßige Kreisbewegungen 103

Beschleunigte Kreisbewegungen 105

Vergleich: Translationsbewegung und Kreisbewegung 106

Übungen zu Kreisbewegungen 106

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 108

Kapitel 6 Jetzt geht die Post ab: Die Dynamik von Massenpunkten 115

Sie beschreiben die Dynamik: Die Newton’schen Gesetze 115

Körper sind träge: Das erste Newton’sche Gesetz 115

Kräfte können eine Menge bewirken: Das zweite Newton’sche Gesetz 116

Wie du mir, so ich dir: Das dritte Newton’sche Gesetz 116

Sie ist sowohl schwer als auch träge: Die Masse 117

Der Beschleunigung abgeneigt: Die träge Masse 117

Ziemlich attraktiv: Die schwere Masse und die Gravitation 117

Ob träge oder schwer: Auf die Masse kommt es an 118

Übungen zu den Newton’schen Gesetzen und zur Masse 119

Arbeit, Energie und Leistung 120

Arbeit 120

Energie 122

Leistung 123

Übungen zu Arbeit, Energie und Leistung 124

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 125

Teil IV – Tag 4

Ausgedehnt, aber nicht verformbar: Die Dynamik starrer Körper 131

Kapitel 7 Dynamik starrer Körper 133

Aus der Kurve fliegen: Die Zentrifugalkraft 133

Das 2. Newton’sche Gesetz für starre Körper 134

Der Abstand spielt eine Rolle, Teil 1: Das Drehmoment 135

Der Abstand spielt eine große Rolle, Teil 2: Das Trägheitsmoment 135

Der Satz von Steiner 137

Übungen zum Bewegungsgesetz 137

Die Beschreibung vervollständigen: Weitere Größen 139

Drehimpuls 139

Rotationsenergie 139

Vergleich Translation/Rotation 140

Übungen zum Drehimpuls, Rotationsenergie usw. 141

Lösungen zu den Aufgaben in diesem Kapitel 142

Kapitel 8 Es läuft nicht immer wie geschmiert: Die Reibung 151

Die Coulomb’sche Reibung 151

Wie festgeklebt: Die Haftreibung 152

Wie auf Sandpapier: Die Gleitreibung 152

Die Coulomb’sche Reibung im Überblick 153

Übungen zur Coulomb’schen Reibung 154

Weitere Reibungsarten 155

Rollen statt gleiten: Die Rollreibung 156

Luftwiderstand 157

Seilreibung 158

Reibung ist nicht nur negativ 159

Quietschende Reifen: Das Bremsen 159

Übungen zur Roll- und Seilreibung sowie zum Luftwiderstand 160

Lösungen zu den Aufgaben in diesem Kapitel 162

Teil V – Tag 5

Maschinendynamik 169

Kapitel 9 Harmonische Schwingungen 171

Schwingungen 171

Harmonische Schwingungen 172

Größen zur Beschreibung von Schwingungen 173

Übungen zu harmonischen Schwingungen 174

Typische harmonische Schwingungen 176

Auf und ab: Das Federpendel 176

Hin und Her: Das Fadenpendel 177

Eher massiv: Das Brettpendel 178

Ziemlich verdreht: Das Torsionspendel 178

Viele Schwingungen, eine Beschreibung 179

Übungen zu harmonischen Schwingungen 180

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 182

Kapitel 10 Gemeinsam Schwingen macht mehr Spaß: Schwingungssysteme 187

Der Idealfall ist unerreichbar: Reale Schwingungen 187

Die Reibung spielt immer mit: Gedämpfte Schwingungen 187

Erzwungene Schwingungen 189

Selbst Brücken können einstürzen: Resonanz 190

Überlagerung von Schwingungen 191

Übungen zur realen Schwingungssystemen 193

Gemeinsam im Takt: Gekoppelte Schwingungen und Schwingungssysteme 195

Miteinander oder gegeneinander: Einfache gekoppelte Systeme 195

Selbst Stäbe können schwingen 197

Übungen zu gekoppelten Schwingungen und Schwingungssystemen 200

Lösungen zu den Aufgaben in diesem Kapitel 201

Teil VI – Tag 6

Kontinuumsmechanik Teil I: Reversible Verformungen 205

Kapitel 11 Ein jeder trägt seine Last: Die Grundbegriffe der Kontinuumsmechanik 207

Die inneren Kräfte sind entscheidend 207

Äußere und innere Kräfte 207

Das Schnittverfahren: Bestimmung der inneren Kräfte 208

Die Spannung ist entscheidend 209

Definition der Spannung 209

Ziehen, drücken oder schieben: Die fünf Grundbelastungen 210

Übungen zu Spannungen und Belastungen 211

Die Belastungen lassen nicht nach 213

Zug, Druck und Schub in einem Rutsch 213

Ein komplizierter Fall: Die Biegebeanspruchung 214

Auch nicht ganz einfach: Die Torsion 216

Die Spannungs-Dehnungs-Kurve 217

Übungen zu den verschiedenen Belastungen 218

Lösung der Aufgaben in diesem Kapitel 220

Kapitel 12 Wieder in Form kommen: Die elastische Verformung 227

Reversible Verformungen: Das Hookesche Gesetz 227

Drei Moduln und ein Verhältnis: Die elastischen Konstanten 228

In eine Richtung gezogen: Der Elastizitätsmodul 228

Von allen Seiten gedrückt: Der Kompressionsmodul 229

Schubmodul 229

Der Querschnitt verringert sich: Die Poissonzahl 230

Übungen zum Hooke’schen Gesetz und den elastischen Konstanten 231

Nur zwei von vieren sind unabhängig 233

Auch bei der Verformung geht keine Arbeit verloren: Die elastische Energie 234

In engem Kontakt: Die Hertzsche Pressung 234

Weitere Übungen zu den elastischen Konstanten und zur elastischen Energie 236

Lösungen zu den Aufgaben in diesem Kapitel 237

Teil VII – Tag 7

Kontinuumsmechanik II 245

Kapitel 13 Da bleibt etwas zurück: Die plastische Verformung 247

Spannungs-Dehnungs-Kurven 247

Verformbar oder nicht? 247

Begriffe zur Beschreibung von Spannungs-Dehnungs-Kurven 248

Nominelle und wahre Spannung 250

Mechanismen der plastischen Verformung 252

Manchmal braucht es etwa Zeit: Nachwirkungen 254

Es hört einfach nicht auf: Das Kriechen 254

Übungen zur Plastischen Verformung 255

Das ist die Härte 257

Definition durch Vergleich 257

Härteskalen 258

Übungen zur Härte 259

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 260

Kapitel 14 Bruch 265

Und schon macht es knack! Der Spröder Bruch 265

Ein kleiner Riss genügt: Das Griffith-Modell 265

Zäh wie Himbeergelee: Die Zähigkeit 266

Wie spröde ist ein Material? Testverfahren 268

Aufgaben zum spröden Bruch 269

Weitere Bruchmechanismen 270

Er kündigt sich vorher an: Der duktile Bruch 270

Irgendwann reicht es: Der Ermüdungsbruch 271

Einfach nur geknickt 271

Ein Oberflächeneffekt: Der Verschleiß 273

Das Gesamtsystem ist entscheidend: Tribologische Systeme 274

Verschleißmechanismen: Haften, Abreiben, Korrodieren 274

Verschleiß quantitativ 275

Aufgaben zu den verschiedenen Bruchmechanismen und zum Verschleiß 276

Lösungen der Aufgaben in diesem Kapitel 278

Lösungen der Eingangstests 283

Glossar 293

Stichwortverzeichnis 305