Andrea Brose

Kräfte in beschleunigten vs. statischen Situationen

Wie bereits in Arbeitsblatt 9 (Krafte an Seilen) in Teil I (Statik) werden auch im vorliegenden Arbeitsblatt Krafte betrachtet, die im Zusammenhang mit Seilen auftreten. Hier untersuchen wir jedoch beschleunigte Situationen und gehen der Frage nach, ob Seile Krafte, die auf einen Korper wirken, auf einen anderen Korper ubertragen.

Kräfte an Seilen

In diesem Arbeitsblatt werden Krafte betrachtet, die im Zusammenhang mit Seilen auftreten. Dabei soll es unter anderem um die Frage gehen, wie der Begriff „Zugkraft im Seil“ zu verstehen ist. Wie in den anderen Arbeitsblattern in Teil I (Statik) betrachten wir auch hier nur unbewegte Situationen.

Schubspannungen im Balken

In diesem Arbeitsblatt sollen Sie eine qualitative Erklarung dafur finden, warum in einem Balken mit nicht rechteckigem Querschnitt bei Belastung durch eine vertikale Kraft eine horizontale Schubspannungskomponente auftreten kann. Daruber hinaus soll der Begriff des Schubflusses motiviert werden.

Arbeit am elastischen Körper

In der Elastostatik werden Verformungen von Korpern betrachtet, die aufgrund von Belastungen auftreten. Beim Verformen wird an den Korpern von den auseren Kraften oder Momenten Arbeit verrichtet. Das vorliegende Arbeitsblatt fuhrt deshalb den physikalischen Begriff der Arbeit ein. Dazu sollen zunachst Situationen betrachtet werden, die nicht dem Bereich der Elastostatik angehoren.

Äquivalenz von Kräftesystemen

In den bisherigen Arbeitsblattern haben Sie in verschiedenen Situationen Krafte sowie durch Krafte erzeugte Momente und freie Momente betrachtet. Im vorliegenden Arbeitsblatt untersuchen wir, ob und wie die auf einen Korper wirkenden Krafte und Momente durch andere Krafte oder Momente ersetzt werden konnen.

Arbeit und kinetische Energie

In Teil II (Elastostatik) dieser Lehrmaterialien wurde der Begriff „Arbeit“ eingefuhrt und im Zusammenhang mit Energieanderungen bei elastischer Verformung von Materialien und Korpern verwendet. Im vorliegenden Arbeitsblatt betrachten wir die an Korpern verrichtete Arbeit im Zusammenhang mit Energieanderungen bei Anderung des Bewegungszustands.

Schnittgrößen – Diskrete Lasten

In Teil II (Elastostatik) dieser Lehrmaterialien werden wir Verformungen von mechanischen Bauteilen beschreiben und bestimmen, die durch Spannungen im Inneren der Korper verursacht werden. Hierfur ist es hilfreich, zunachst Krafte und Momente im Inneren von als starr angenommenen Korpern zu betrachten. Dies soll im vorliegenden und dem dann folgenden Arbeitsblatt geschehen.

Tensoreigenschaften von Spannung und Verzerrung

In Arbeitsblatt 13 (Ebener Spannungszustand) haben Sie bereits festgestellt, dass die Normal- und Schubspannungen bei einer Drehung der Schnittebene sich anders verhalten, als dies bei Vektoren der Fall ware, und als Komponenten eines Tensors zweiter Stufe beschrieben werden konnen. Im vorliegenden Arbeitsblatt untersuchen Sie die Darstellung solcher Tensoren mithilfe von Matrizen und deren Transformationsverhalten bei Drehungen des Koordinatensystems.

Schnittgrößen – Verteilte Lasten

In Arbeitsblatt 10 (Schnittgrosen – Diskrete Lasten) traten eingepragte Krafte immer nur an einzelnen Punkten auf. Wenn z. B. das Eigengewicht eines Balkens berucksichtigt werden soll, muss man jedoch auch Krafte betrachten, die kontinuierlich uber die gesamte Lange des Balkens verteilt wirken. Diese werden als Streckenlasten oder allgemeiner als verteilte Lasten bezeichnet.

Kräfte und Momente

In Arbeitsblatt 1 (Krafte) kamen Sie zu dem Ergebnis, dass fur einen ruhenden Korper die Vektorsumme aller an ihm angreifenden Krafte null sein muss. Krafte, die auf einen Korper wirken, konnen jedoch auch eine Drehbewegung des Korpers verursachen. Im vorliegenden Arbeitsblatt untersuchen wir deshalb, welche Gesetzmasigkeiten fur die „Drehwirkungen“ von Kraften gelten.