Mechanik I - Bewegung und Kräfte

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Questions and Answers

Was untersucht die Mechanik hauptsächlich?

  • Die Wärmeübertragung in Materialien
  • Die chemischen Reaktionen von Molekülen
  • Die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern
  • Die Bewegung und Deformation von Körpern unter der Wirkung von Kräften (correct)

Die Statik beschäftigt sich mit der Bewegung von Körpern.

False (B)

Nennen Sie die drei Hauptarten der Mechanik.

Mechanik der starren Körper, Mechanik der deformierbaren Körper

Die Bewegung eines materiellen Punktes kann durch __________ beschrieben werden.

<p>Koordinatensysteme</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Begriffe den passenden Beschreibungen zu:

<p>Kinematik = Untersucht die Bewegung von Körpern Dynamik = Untersucht die Kräfte, die die Bewegung bewirken Statik = Untersucht ruhende Systeme Koordinatensysteme = Hilfen zur Beschreibung der Lage von Punkten</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt der Satz vom Momentanzentrum?

<p>Die Geschwindigkeit eines Punktes in Bezug auf das Momentanzentrum. (C)</p> Signup and view all the answers

Der Satz der projizierten Geschwindigkeiten lautet: $v_A imes AB = v_B imes AB$.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Definiere den Begriff 'Reaktionsprinzip'.

<p>Das Reaktionsprinzip besagt, dass auf jede Kraft eine gleich große Gegenkraft wirkt.</p> Signup and view all the answers

Die Gleichung der Grundgleichung des Bewegungszustandes eines starren Körpers ist: $v_A = v_B + \omega \times BA$. Die Variable $\omega$ steht für __________.

<p>Winkelgeschwindigkeit</p> Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe ihren Beschreibungen zu:

<p>Reaktionsprinzip = Gegenseitige Kräfte zwischen zwei Körpern Zentralachse = Achse um die sich ein Körper drehen kann Kräfte = Vektoren, die einen Einfluss auf einen Körper haben Momentanzentrum = Punkt, um den ein flexibles System bewegt wird</p> Signup and view all the answers

Was ist eine Bedingung für den Satz der projizierten Geschwindigkeiten?

<p>Die beiden Punkte müssen starr verbunden sein. (A)</p> Signup and view all the answers

Die Kraft ist als Vektor definiert und umfasst Kontaktkräfte und Fernkräfte.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Wie lautet die Beziehung zwischen den Drehzahlen der Räder in einem Planetengetriebe?

<p>$\omega_2 = \omega_4$ und $\omega_1 = \omega_3$</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die momentane Translation?

<p>Die Geschwindigkeit kann sich mit der Zeit ändern. (C)</p> Signup and view all the answers

Der Satz der projizierten Geschwindigkeiten besagt, dass die Geschwindigkeiten an beliebigen Punkten konstant sind.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Grundgleichung für den allgemeinen Bewegungszustand eines starren Körpers?

<p>Es ist eine Relation zwischen Translation, Rotation und deren Geschwindigkeiten.</p> Signup and view all the answers

Die Geschwindigkeit eines Punktes auf einem starren Körper in Rotation ist gegeben durch $v_A = _____ x OA$.

<p>ω</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Begriffe den jeweiligen Beschreibungen zu:

<p>Translation = Konstante Geschwindigkeit an allen Punkten Rotation = Drehung um einen Fixpunkt Kreiselung = Momentane Rotation um eine Achse Zentralachse = Achse, die durch den Schwerpunkt verläuft</p> Signup and view all the answers

Welcher Begriff beschreibt die Geschwindigkeitsverteilung bei Rotation?

<p>Momentane Geschwindigkeit (B)</p> Signup and view all the answers

In der Kreiselung ist die Rotationsachse stets durch materielle Punkte des Körpers definiert.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Nennen Sie einen wichtigen Aspekt bei der Kreiselung.

<p>Die Bestimmung der momentanen Rotationsachse.</p> Signup and view all the answers

Die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und den Werten der Bewegung kann mit der Formel $v_P = v_B + _____ $ beschrieben werden.

<p>ω × BP</p> Signup and view all the answers

Was ist das Hauptziel der Kreisbewegung?

<p>Die Analyse von Rotationen und deren Eigenschaften (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Dyname {R, Mc} im Flächenmittelpunkt des Querschnittes?

<p>Innere Momente und Kräfte (A)</p> Signup and view all the answers

Die Differentialbeziehungen an Stabträgern sind für gerade und kreisförmige Stabträger unterschiedlich.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Bedeutung der Beanspruchung in der Dimensionierung von Stabträgern?

<p>Innere Kräfte.</p> Signup and view all the answers

Die __________ beschreibt die Verteilung von Kräften auf den kritischen Querschnitt.

<p>Balkentheorie</p> Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Berechnungsmethoden den dazugehörigen Kräften zu:

<p>R = Reaktionskraft Mc = Biegemoment Qz = Querkraft Mz = Momentenverteilung</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Ausdrücke beschreibt eine Differentialbeziehung von Qz?

<p>dQz/dj = -R · qz (A)</p> Signup and view all the answers

Die Verteilung von Kräften in einem kreisförmigen Stabträger ist identisch mit der in einem geraden Stabträger.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Nennen Sie eine der vier Möglichkeiten zur Berechnung von R oder Mc.

<p>Graphische Darstellung.</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die 1. Invariante einer Kräftegruppe?

<p>Die resultierende Kraft (D)</p> Signup and view all the answers

Die Zentralachse fällt mit der Wirkungslinie der resultierenden Kraft zusammen.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Grundprinzip der Statik?

<p>Das Prinzip der virtuellen Leistungen.</p> Signup and view all the answers

Die leichung zur Bestimmung des Schwerpunktes lautet: $r_S = \frac{1}{} \cdot g \cdot \int \int \int r , dV$.

<p>G</p> Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe den entsprechenden Definitionen zu:

<p>Zentralachse = Linie, auf der die resultierende Kraft wirkt Invariante = Eine unveränderte Größe eines Systems Kräftegruppe = Anordnung mehrerer Kräfte Moment = Drehwirkung einer Kraft</p> Signup and view all the answers

Wie wird die virtuelle Leistung in einem materiellen System beschrieben?

<p>Sie muss in der Ruhelage null sein. (D)</p> Signup and view all the answers

Die Reduktion einer Kräftegruppe kann nur durchgeführt werden, wenn R = 0.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Nenne die zwei Arten von Kräften, die verteilt auftreten können.

<p>Flächenverteilte und volumenverteilte Kräfte.</p> Signup and view all the answers

Um die Lagerkräfte zu bestimmen, wird der __________ genutzt.

<p>Kräftegruppenansatz</p> Signup and view all the answers

Ordne die Begriffe den jeweiligen Definitionen zu:

<p>Freiheitsgrade = Möglichkeiten einer Bewegung Reibungskraft = Kraft, die Bewegung behindert Bindung = Einschränkung von Bewegungen Kräftepaar = Zwei gleich große, aber entgegengesetzte Kräfte</p> Signup and view all the answers

Welcher Begriff bezeichnet den Punkt, an dem die resultierenden Kräfte eines Körpers wirken?

<p>Schwerpunkt (D)</p> Signup and view all the answers

Jede Kräftegruppe kann immer auf eine resultierende Kraft reduziert werden.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Welches Ergebnis erhält man, wenn die momentane Lagerkraft gleich null ist?

<p>Standfestigkeit.</p> Signup and view all the answers

Die reduzierte Kräftegruppe wird als __________ bezeichnet.

<p>Einzelkraft</p> Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe den richtigen Formeln zu:

<p>R = -4F e_x = Kraftgleichgewicht M_B = R × B_A = Momentenbetrachtung v_A = v_B + ω × B_A = Bewegungsgleichung P = R · v_B + M_B · ω = Leistung</p> Signup and view all the answers

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Study Notes

Mechanik

  • Mechanik befasst sich mit der Bewegung und Deformation von Körpern unter der Wirkung von Kräften.
  • Die Mechanik wird in zwei Bereiche unterteilt: Mechanik starrer Körper und Mechanik deformierbarer Körper.
  • Die Mechanik starrer Körper beschäftigt sich mit der Bewegung von Objekten, die sich nicht verformen.
  • Die Mechanik deformierbarer Körper befasst sich mit der Deformation von Objekten, die sich unter der Wirkung von Kräften verformen.

Mechanik I, Inhalt

  • Themenbereiche:
    • Bewegung starrer Körper
    • Kräfte
    • Leistung
    • Statik (Kräfte an ruhenden Systemen, Gleichgewicht, äußere Kräfte, innere Kräfte, Beanspruchung)

Ziele

  • Lage und Bewegung eines materiellen Systems verstehen
  • Lage eines materiellen Punktes definieren
  • Bezugskörper und Koordinatensysteme (kartesisch, zylindrisch, sphärisch) beschreiben
  • Bewegung eines materiellen Punktes analysieren

Bewegung eines materiellen Punktes

  • Der Ort eines materiellen Punktes wird durch einen Ortsvektor beschrieben.
  • Die Geschwindigkeit ist die Ableitung des Ortsvektors nach der Zeit.

Starrer Körper

  • Ein starrer Körper behält seine Form und Größe unter der Wirkung von Kräften bei.
  • Satz der projizierten Geschwindigkeiten: v A  AB  v B  AB

Spezielle Bewegungszustände des starren Körpers

  • Translation: vA = vB = v
  • Rotation: vA = ω x OA (O auf Rotationsachse)

Beispiele für Rotation

  • Kreisförmige Translation
  • Momentane Translation
  • Rotation

Allgemeiner Bewegungszustand des starren Körpers

  • Grundgleichung
  • Kinemate
  • Invarianten
  • Zentralachse
  • Schraube

Kreiselung

  • Die Kreisbewegung eines starren Körpers um eine feste Achse.
  • Die Geschwindigkeit eines Punktes auf dem Körper ist proportional zur Winkelgeschwindigkeit und dem Abstand zur Achse.

Ebene Bewegung

  • Bewegung eines starren Körpers in einer Ebene.
  • Satz vom Momentanzentrum: v M    ZM
  • Feste und bewegliche Polbahn
  • Ebenes Fachwerk, Parallelogrammregel

Kräfte

  • Kraft als Vektor
  • Kontaktkräfte und Fernkräfte
  • Kräftegruppe
  • Reaktionsprinzip
  • Innere Kräfte, äussere Kräfte
  • Verteilte Kräfte: Raumkraftdichte, Flächenkraftdichte, Linienkraftdichte

Leistung einer Kraft

  • Die Leistung einer Kraft ist das Produkt aus der Kraft und der Geschwindigkeit.

Reduktion einer Kräftegruppe

  • Invarianten: R, M ( R )  M B  e R
  • Ebene Kräftegruppe: Reduktion auf Einzelkraft falls R≠0

Parallele verteilte Kräfte

  • Kräftemittelpunkt:
    • xS   x  q(x )  dx
    • L
    •  q(x )  dx
    • 0

Schwerpunkt

Ruhelage, Bindungen

Virtuelle Leistung

  • Grundprinzip der Statik (Prinzip der virtuellen Leistungen)
  • Hauptsatz der Statik

Standfestigkeit

  • Die Fähigkeit eines Körpers, seine Form und Lage unter der Wirkung von Kräften zu erhalten.

Beanspruchung

  • Innere Kräfte in Stabträgern
  • Definition, Zerlegung, Gleichgewicht
  • Beispiele

Verteilte Kräfte

Beanspruchung kreisförmiger Stabträger

Differentialbeziehungen

  • gerade Stabträger
  • kreisförmige Stabträger

Beispiele

Dimensionierung: ein Schlusswort

Flächenverteilte Kräften am kritischen Querschnitt

Balkentheorie

  • M3
  • Q2

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