Technische Mechanik für Dummies: (Für Dummies)

Table of Contents:
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 37 Auf 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 unbestimmt? 149 Ermittlung der Stabkräfte 152 Aufgaben 163 Kapitel 7 Sich aneinander reiben 165 Und sie bewegt sich doch 166 Haften, Gleiten, Rollen: Arten der Reibung 166 Es kommt nur auf die Reibungskoeffizienten an 167 Räder müssen rollen: Die Rollreibung 174 Reibung: Hinderlich und nützlich zugleich 176 Reibung ist überall: Das Fahrrad 177 Reibung in Lagern 178 In die Höhe steigen: Die Leiter 180 Seilreibung 182 Voll in die Eisen steigen: Bremsen 185 Aufgaben 188 Teil III Endlich etwas Bewegung: Die Dynamik 191 Kapitel 8 Klein, aber dynamisch: Die Dynamik der Massepunkte 193 Noch einmal: Kräfte 193 Newton 194 Träge und schwer: Die Masse 197 Rund ums Zentrum: Kreisbewegungen 200 Auch Kräfte können träge sein: Das Prinzip von d Alembert 202 Im Schweiße deines Angesichts: Die Arbeit 204 Arbeit gleich Kraft mal Weg 204 Viele Kräfte, viel Arbeit 205 Nobody is perfect: Der Wirkungsgrad 209 Energie ist überall und geht nicht verloren 210 Es gibt mehr als eine Art der Energie 210 Stets konstant, aber nicht das Gleiche 211 Was für eine Leistung! 213 Leistung gleich Arbeit pro Zeit 213 Was lange wirkt, wirkt endlich gut 216 Vergleich Translation Kreisbewegung 217 Aufgaben 218 Kapitel 9 Einerseits starr, andererseits beweglich: Die Dynamik starrer Körper 221 Drehbewegungen starrer Körper 222 Alle Punkte im Gleichschritt: Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung 223 Auf den Punkt gebracht: Das Drehmoment 224 Trägheit in unterschiedlichen Formen: Das Trägheitsmoment 225 Jeder Punkt zählt einzeln 225 Jeder Körper ist auf seine Weise träge 228 Fallen, Drehen und Aufsteigen: Das Maxwell sche Fallrad 230 Steiner scher Satz 232 Zwei wichtige Größen: Rotationsenergie und Drehimpuls 234 Rotationsenergie 234 Pirouetten drehen: Drehimpuls und Drehimpulserhaltungssatz 238 Voll getroffen: Stöße 241 Wumms! Es hat gekracht 241 Voll ins Zentrum: Der gerade, zentrale, elastische Stoß 243 Nicht ganz einfach: Schiefe Stöße 244 Vergleich von Translation und Rotation 246 Aufgaben 247 Kapitel 10 Alles schwingt und rotiert: die Maschinendynamik 251 Harmonische Schwingungen 251 Hin und her, auf und ab: Beispiele von Schwingungen 251 Viele Schwingungen, eine Beschreibung 254 Ziemlich verdreht: Das Torsionspendel 261 Dämpfung und erzwungene Schwingungen 262 Alles hat einmal ein Ende: Gedämpfte Schwingungen 263 Das ist der Rhythmus, wo jeder mit muss: Erzwungene Schwingungen 264 Das kann in einer Katastrophe enden: Resonanz 265 Schwingungssysteme 267 Parallel– und Reihenschaltungen von Federn 267 Gekoppelte Pendel 269 Gekoppelte Schwingungssysteme 273 Auch Stäbe können schwingen 275 Aufgaben 278 Teil IV Festigkeitslehre und Kontinuumsmechanik 281 Kapitel 11 Ziehen, drücken oder biegen: Die Grundbegriffe 283 Den Belastungen nachgeben 283 Spannung pur 284 Auf die inneren Kräfte kommt es an 284 Körper freischneiden: Das Schnittverfahren 285 Ziehen, Drücken und Schieben 286 Ein jeder muss seine Last tragen 287 Die Ohren lang ziehen: Zugbeanspruchung 287 Dem Druck nachgeben: Druckbeanspruchung 289 Schubbeanspruchung 290 Auf Biegen und Brechen: Biegebeanspruchung 291 Torsionsbeanspruchung 293 Belastungen werden Realität 294 Gemischte Belastungen 294 Den Stab brechen: Die Spannungs–Dehnungs–Kurve 297 Aufgaben 299 Kapitel 12 Wieder in Form kommen: Elastische Verformung 303 Am Haken hängen: Das Hooke sche Gesetz 304 Elastizität beschreiben: Die elastischen Konstanten 305 In die Länge gezogen: Der Elastizitätsmodul 306 Dem Druck standhalten: Der Kompressionsmodul 307 Ziemlich verdreht: Der Schubmodul (Torsionsmodul) 309 Längs und quer: Die Poissonzahl 310 Nur zwei von vieren zählen: Beziehungen zwischen den elastischen Konstanten 312 Elastische Energie 314 Vollkommen elastisch 316 Bis ans Limit 317 Im Bereich des Hooke schen Gesetzes 317 Man kann selbst Stahl in die Länge ziehen 318 Auf dass sich die Balken biegen 319 Ans Herz gedrückt: Die Hertz sche Pressung 323 Aufgaben 326 Kapitel 13 Die Form ändern: Plastische Verformung 327 Spannungs–Dehnungs–Diagramme 327 Begriffe zur Beschreibung der plastischen Deformation 328 Nominelle und wahre Spannungen 331 Atome verschieben sich: Die Mechanismen der plastischen Verformung 332 Verfestigungsmechanismen 335 Nachwirkungen 335 Nicht zu stoppen: Das Kriechen 336 Schließlich doch relaxt 337 Hart wie Marmelade 338 Härteskalen 339 Aufgaben 341 Kapitel 14 Marmor, Stein und Eisen bricht: Bruchmechanik und andere Versagensmechanismen 343 Spröder Bruch 344 Ein Riss reicht aus: Das Griffith–Modell 345 Widerstand gegen spröden Bruch: Die Zähigkeit 346 Bruchzähigkeit 349 Duktiler Bruch: Versagen durch dauerhafte Verformung 351 Irgendwann wird es zu viel: Der Ermüdungsbruch 352 Einfach umgeknickt 354 Auch Oberflächen können versagen: Der Verschleiß 357 Mit der Zeit abgenutzt 357 Es kommt auf das Gesamtsystem an: Tribologische Systeme 358 Angriff von außen: Arten des Verschleißes 358 Verschleiß quantitativ 359 Aufgaben 362 Teil V Top–Ten–Teil 365 Kapitel 15 Zehn wichtige Anwendungen der Technischen Mechanik 367 Bauingenieurswesen 367 1 Baustatik 367 Maschinenbau 367 2 Maschinenbau 367 3 Maschinendynamik 368 4 Apparatebau 368 Materialwissenschaften und Werkstoffkunde 368 5 Werkstoffkunde 368 6 Materialwissenschaften 369 Weitere Bereiche 369 7 Anlagenbau 369 8 Feinmechanik 369 9 Mechatronik 370 10 Produktionstechnik 370 Kapitel 16 Zehn wichtige Internetadressen 371 Vektor–Rechnung 371 Die ganze Technische Mechanik in einem Link 371 Statik lernen 372 Baustatik aus Kassel 372 Technische Mechanik interaktiv 372 Reibung von allen Seiten 372 Interaktive Dynamik 373 Hier schwingt alles 373 Alles über die Mechanik 373 Das Neueste aus der Physik 373 Lösungen der Aufgaben 375 Stichwortverzeichnis 415

About the Author :
Wilhelm Kulisch lehrt seit ber zehn Jahren Physik an der Universit t Kassel. Neben der Technischen Mechanik unterrichtete er lange Zeit auch Nebenfachstudenten in Experimentalphysik.