Description
(Text)
Um die Technische Mechanik kommen Sie, ob Sie nun wollen oder nicht, im Ingenieurstudium nicht herum. Aber keine Angst: Wilhelm Kulisch erklärt Ihnen in diesem leicht verständlichen Buch, was Sie über Kinetik, Kinematik, Statik, Festigkeitslehre und Kontinuumsmechanik wissen sollten. Auch die Dynamik mit ihren Translations- und Rotationsbewegungen kommt nicht zu kurz. Außerdem erklärt Ihnen der Autor zu Beginn die mathematischen Grundlagen, die Sie kennen sollten, um das Thema zu beherrschen. So ist dieses Buch eine gut verständliche Hilfe, ganz gleich, ob Sie sich erstmals mit der Technischen Mechanik beschäftigen oder altes Wissen wieder auffrischen wollen.
(Table of content)
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 24
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 29
Teil I: Mathematische und physikalische Grundlagen 30
Alles über Winkel und Richtungen 30
Alles über Bewegungen 30
Teil II: Fest und unverrückbar: Die Statik 31
Mit frischen Kräften 31
Immer in Ruhe bleiben: Schwerpunkt und Gleichgewicht 31
Statik angewandt: Lager, Balken und Fachwerke 32
Sich aneinander reiben 32
Teil III: Endlich etwas Bewegung: Dynamik 32
Klein,aber beweglich: Die Dynamik von Massepunkten 33
Einerseits starr, andererseits beweglich: Die Dynamik starrer Körper 33
Alles schwingt und rotiert: Die Maschinendynamik 34
Teil IV: Unter Druck gesetzt: Festigkeitslehre 34
Ziehen, drücken oder biegen: Die Grundbegriffe 34
Wieder in Form kommen: Elastische Verformung 35
Die Form ändern: Plastische Verformung 35
Marmor, Stein und Eisen bricht: Bruchmechanik und andere Versagensmechanismen 36
Teil V: Top-Ten-Teil 36
Kapitel 2 Ganz ohne Mathematik geht es nicht 37Auf die Richtung kommt es an: Vektorrechnung 38
Wozu braucht man Vektoren? 38
Was ist eigentlich ein Vektor? 39
Pfeile oder Zahlen: Die Darstellung von Vektoren 39
Addition und Subtraktion von Vektoren 40
Drei Mal Multiplizieren 42
Auf den Winkel kommt es an: Trigonometrie 47
Mein Hut, der hat drei Ecken 47
Rechte Winkel 52
Aufgaben 52
Kapitel 3 Alles ist in Bewegung: Die Kinematik 55
Bewegung pur: Kinematik 56
Geradeaus: Translationsbewegungen 56
Im freien Fall 59
Eins nach dem anderen: Überlagerung von Geschwindigkeiten 61
Immer dasselbe: Energie- und Impulserhaltungssatz 65
Beispiel: Stöße 67
Kreisverkehr: Kreisbewegungen 69
Karussell fahren: Die Winkelgeschwindigkeit 69
Nicht aus der Bahn geraten: Die Zentripetalbeschleunigung 72
Immer schneller werden: Die Winkelbeschleunigung 72
Aufgaben 74
Teil II Fest und unverrückbar: Die Statik 77
Kapitel 4 Mit frischen Kräften 79
Ein starkes Team: Kraft und Drehmoment 79
Auf die Kraft kommt es an 79
Die Kraft auf den Punkt bringen: Das Drehmoment 82
Mit Kraft arbeiten 85
Die Linie entlang 86
Addition von Kräften 86
In die Bestandteile zerlegen 87
Von allen Seiten: Kräftesysteme 90
Übersicht über Kräftesysteme 90
Zentrale ebene Kräftesysteme 91
Allgemeine ebene Kräftesysteme 93
Räumliche Kräftesysteme 96
Kräfte freimachen 99
Aufgaben 104
Kapitel 5 Immer in Ruhe bleiben: Schwerpunkt und Gleichgewicht 107
Man muss Schwerpunkte setzen 107
Eine ganze Reihe von Schwerpunkten: Begriffsbestimmungen 108
Den Schwerpunkt bestimmen 109
Den Schwerpunkt berechnen 110
Flächenschwerpunkt 112
Auch Linien besitzen einen Schwerpunkt 119
Die Freiheit, sich zu bewegen: Freiheitsgrade 121
Gleichgewicht und Standsicherheit 123
Gleichgewicht 123
Arten des Gleichgewichts 128
Fest auf den Füßen stehen: Standsicherheit 129
Aufgaben 133
Kapitel 6 Statik angewandt: Lager, Balken und Fachwerke 135
Die Verbindung mit der Außenwelt: Lager und Gelenke 135
Lagerkräfte 136
Auf die Wertigkeit kommt es an: Lagerarten 138
Gelenke 142
Balken 143
Äußere und innere Kräfte 144
Frei oder bestimmt: Die statische Bestimmtheit von Balken 144
Altehrwürdig und doch modern: Fachwerke 147
Nichts als Stäbe und Knoten: Wichtige Begriffe 148
Bestimmt oder unbe
Contents
Einfuhrung 21 UEber dieses Buch 21Konventionen in diesem Buch 21Was Sie nicht lesen mussen 22Toerichte Annahmen uber die Leser 22Wie dieses Buch aufgebaut ist 22Teil I: Grundlagen 22Teil II: Statik 22Teil III: Endlich etwas Bewegung: Die Dynamik 23Teil IV: Unter Druck gesetzt: Festigkeitslehre 23Teil V Der Top-Ten-Teil 23Symbole, die in diesem Buch verwendet werden 24Wie es weitergeht 24Teil I Grundlagen 25Kapitel 1 Technische Mechanik: Die Grundlagen 27Technische Mechanik: Eine eigenstandige Wissenschaft 27Eine Wissenschaft, viele Themen 28Eine Wissenschaft, viele Anwendungen 29Teil I: Mathematische und physikalische Grundlagen 30Alles uber Winkel und Richtungen 30Alles uber Bewegungen 30Teil II: Fest und unverruckbar: Die Statik 31Mit frischen Kraften 31Immer in Ruhe bleiben: Schwerpunkt und Gleichgewicht 31Statik angewandt: Lager, Balken und Fachwerke 32Sich aneinander reiben 32Teil III: Endlich etwas Bewegung: Dynamik 32Klein, aber beweglich: Die Dynamik von Massepunkten 33Einerseits starr, andererseits beweglich: Die Dynamik starrer Koerper 33Alles schwingt und rotiert: Die Maschinendynamik 34Teil IV: Unter Druck gesetzt: Festigkeitslehre 34Ziehen, drucken oder biegen: Die Grundbegriffe 34Wieder in Form kommen: Elastische Verformung 35Die Form andern: Plastische Verformung 35Marmor, Stein und Eisen bricht: Bruchmechanik und andere Versagensmechanismen 36Teil V: Top-Ten-Teil 36Kapitel 2 Ganz ohne Mathematik geht es nicht 37Auf die Richtung kommt es an: Vektorrechnung 38Wozu braucht man Vektoren? 38Was ist eigentlich ein Vektor? 39Pfeile oder Zahlen: Die Darstellung von Vektoren 39Addition und Subtraktion von Vektoren 40Drei Mal Multiplizieren 42Auf den Winkel kommt es an: Trigonometrie 47Mein Hut, der hat drei Ecken 47Rechte Winkel 52Aufgaben 52Kapitel 3 Alles ist in Bewegung: Die Kinematik 55Bewegung pur: Kinematik 56Geradeaus: Translationsbewegungen 56Im freien Fall 59Eins nach dem anderen: UEberlagerung von Geschwindigkeiten 61Immer dasselbe: Energie- und Impulserhaltungssatz 65Beispiel: Stoesse 67Kreisverkehr: Kreisbewegungen 69Karussell fahren: Die Winkelgeschwindigkeit 69Nicht aus der Bahn geraten: Die Zentripetalbeschleunigung 72Immer schneller werden: Die Winkelbeschleunigung 72Aufgaben 74Teil II Fest und unverruckbar: Die Statik 77Kapitel 4 Mit frischen Kraften 79Ein starkes Team: Kraft und Drehmoment 79Auf die Kraft kommt es an 79Die Kraft auf den Punkt bringen: Das Drehmoment 82Mit Kraft arbeiten 85Die Linie entlang 86Addition von Kraften 86In die Bestandteile zerlegen 87Von allen Seiten: Kraftesysteme 90UEbersicht uber Kraftesysteme 90Zentrale ebene Kraftesysteme 91Allgemeine ebene Kraftesysteme 93Raumliche Kraftesysteme 96Krafte freimachen 99Aufgaben 104Kapitel 5 Immer in Ruhe bleiben: Schwerpunkt und Gleichgewicht 107Man muss Schwerpunkte setzen 107Eine ganze Reihe von Schwerpunkten: Begriffsbestimmungen 108Den Schwerpunkt bestimmen 109Den Schwerpunkt berechnen 110Flachenschwerpunkt 112Auch Linien besitzen einen Schwerpunkt 119Die Freiheit, sich zu bewegen: Freiheitsgrade 121Gleichgewicht und Standsicherheit 123Gleichgewicht 123Arten des Gleichgewichts 128Fest auf den Fussen stehen: Standsicherheit 129Aufgaben 133Kapitel 6 Statik angewandt: Lager, Balken und Fachwerke 135Die Verbindung mit der Aussenwelt: Lager und Gelenke 135Lagerkrafte 136Auf die Wertigkeit kommt es an: Lagerarten 138Gelenke 142Balken 143AEussere und innere Krafte 144Frei oder bestimmt: Die statische Bestimmtheit von Balken 144Altehrwurdig und doch modern: Fachwerke 147Nichts als Stabe und Knoten: Wichtige Begriffe 148Bestimmt oder unbestimmt? 149Ermittlung der Stabkrafte 152Aufgaben 163Kapitel 7 Sich aneinander reiben 165Und sie bewegt sich doch 166Haften, Gleiten, Rollen: Arten der Reibung 166Es kommt nur auf die Reibungskoeffizienten an 167Rader mussen rollen: Die Rollreibung 174Reibung: Hinderlich und nutzlich zugleich 176Reibung ist uberall: Das Fahrrad 177Reibung in Lagern 178In die Hoehe steigen: Die Leiter 180Seilreibung 182Voll in die Eisen steigen: Bremsen 185Aufgaben 188Teil III Endlich etwas Bewegung: Die Dynamik 191Kapitel 8 Klein, aber dynamisch: Die Dynamik der Massepunkte 193Noch einmal: Krafte 193Newton 194Trage und schwer: Die Masse 197Rund ums Zentrum: Kreisbewegungen 200Auch Krafte koennen trage sein: Das Prinzip von d Alembert 202Im Schweisse deines Angesichts: Die Arbeit 204Arbeit gleich Kraft mal Weg 204Viele Krafte, viel Arbeit 205Nobody is perfect: Der Wirkungsgrad 209Energie ist uberall und geht nicht verloren 210Es gibt mehr als eine Art der Energie 210Stets konstant, aber nicht das Gleiche 211Was fur eine Leistung! 213Leistung gleich Arbeit pro Zeit 213Was lange wirkt, wirkt endlich gut 216Vergleich Translation Kreisbewegung 217Aufgaben 218Kapitel 9 Einerseits starr, andererseits beweglich: Die Dynamik starrer Koerper 221Drehbewegungen starrer Koerper 222Alle Punkte im Gleichschritt: Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung 223Auf den Punkt gebracht: Das Drehmoment 224Tragheit in unterschiedlichen Formen: Das Tragheitsmoment 225Jeder Punkt zahlt einzeln 225Jeder Koerper ist auf seine Weise trage 228Fallen, Drehen und Aufsteigen: Das Maxwell sche Fallrad 230Steiner scher Satz 232Zwei wichtige Groessen: Rotationsenergie und Drehimpuls 234Rotationsenergie 234Pirouetten drehen: Drehimpuls und Drehimpulserhaltungssatz 238Voll getroffen: Stoesse 241Wumms! Es hat gekracht 241Voll ins Zentrum: Der gerade, zentrale, elastische Stoss 243Nicht ganz einfach: Schiefe Stoesse 244Vergleich von Translation und Rotation 246Aufgaben 247Kapitel 10 Alles schwingt und rotiert: die Maschinendynamik 251Harmonische Schwingungen 251Hin und her, auf und ab: Beispiele von Schwingungen 251Viele Schwingungen, eine Beschreibung 254Ziemlich verdreht: Das Torsionspendel 261Dampfung und erzwungene Schwingungen 262Alles hat einmal ein Ende: Gedampfte Schwingungen 263Das ist der Rhythmus, wo jeder mit muss: Erzwungene Schwingungen 264Das kann in einer Katastrophe enden: Resonanz 265Schwingungssysteme 267Parallel- und Reihenschaltungen von Federn 267Gekoppelte Pendel 269Gekoppelte Schwingungssysteme 273Auch Stabe koennen schwingen 275Aufgaben 278Teil IV Festigkeitslehre und Kontinuumsmechanik 281Kapitel 11 Ziehen, drucken oder biegen: Die Grundbegriffe 283Den Belastungen nachgeben 283Spannung pur 284Auf die inneren Krafte kommt es an 284Koerper freischneiden: Das Schnittverfahren 285Ziehen, Drucken und Schieben 286Ein jeder muss seine Last tragen 287Die Ohren lang ziehen: Zugbeanspruchung 287Dem Druck nachgeben: Druckbeanspruchung 289Schubbeanspruchung 290Auf Biegen und Brechen: Biegebeanspruchung 291Torsionsbeanspruchung 293Belastungen werden Realitat 294Gemischte Belastungen 294Den Stab brechen: Die Spannungs-Dehnungs-Kurve 297Aufgaben 299Kapitel 12 Wieder in Form kommen: Elastische Verformung 303Am Haken hangen: Das Hooke sche Gesetz 304Elastizitat beschreiben: Die elastischen Konstanten 305In die Lange gezogen: Der Elastizitatsmodul 306Dem Druck standhalten: Der Kompressionsmodul 307Ziemlich verdreht: Der Schubmodul (Torsionsmodul) 309Langs und quer: Die Poissonzahl 310Nur zwei von vieren zahlen: Beziehungen zwischen den elastischen Konstanten 312Elastische Energie 314Vollkommen elastisch 316Bis ans Limit 317Im Bereich des Hooke schen Gesetzes 317Man kann selbst Stahl in die Lange ziehen 318Auf dass sich die Balken biegen 319Ans Herz gedruckt: Die Hertz sche Pressung 323Aufgaben 326Kapitel 13 Die Form andern: Plastische Verformung 327Spannungs-Dehnungs-Diagramme 327Begriffe zur Beschreibung der plastischen Deformation 328Nominelle und wahre Spannungen 331Atome verschieben sich: Die Mechanismen der plastischen Verformung 332Verfestigungsmechanismen 335Nachwirkungen 335Nicht zu stoppen: Das Kriechen 336Schliesslich doch relaxt 337Hart wie Marmelade 338Harteskalen 339Aufgaben 341Kapitel 14 Marmor, Stein und Eisen bricht: Bruchmechanik und andere Versagensmechanismen 343Sproeder Bruch 344Ein Riss reicht aus: Das Griffith-Modell 345Widerstand gegen sproeden Bruch: Die Zahigkeit 346Bruchzahigkeit 349Duktiler Bruch: Versagen durch dauerhafte Verformung 351Irgendwann wird es zu viel: Der Ermudungsbruch 352Einfach umgeknickt 354Auch Oberflachen koennen versagen: Der Verschleiss 357Mit der Zeit abgenutzt 357Es kommt auf das Gesamtsystem an: Tribologische Systeme 358Angriff von aussen: Arten des Verschleisses 358Verschleiss quantitativ 359Aufgaben 362Teil V Top-Ten-Teil 365Kapitel 15 Zehn wichtige Anwendungen der Technischen Mechanik 367Bauingenieurswesen 3671 Baustatik 367Maschinenbau 3672 Maschinenbau 3673 Maschinendynamik 3684 Apparatebau 368Materialwissenschaften und Werkstoffkunde 3685 Werkstoffkunde 3686 Materialwissenschaften 369Weitere Bereiche 3697 Anlagenbau 3698 Feinmechanik 3699 Mechatronik 37010 Produktionstechnik 370Kapitel 16 Zehn wichtige Internetadressen 371Vektor-Rechnung 371Die ganze Technische Mechanik in einem Link 371Statik lernen 372Baustatik aus Kassel 372Technische Mechanik interaktiv 372Reibung von allen Seiten 372Interaktive Dynamik 373Hier schwingt alles 373Alles uber die Mechanik 373Das Neueste aus der Physik 373Loesungen der Aufgaben 375Stichwortverzeichnis 415
