Was zählt eigentlich alles zum Fachbereich der Mechanik und welche Themenbereiche erwarten dich? Schauen wir uns das mal genauer an. Los geht's! Du willst ganz viele kostenlose Videos zu Ingenieurswissenschaften? Dann komm auf studyflex.de!
Die Mechanik lässt sich nicht einfach allgemein definieren. Stattdessen gibt es mehrere mögliche Gliederungen der Mechanik oder auch der technischen Mechanik. Grundlegend gibt es aber vier größere Teilgebiete. Erstens ist hier die Dynamik zu nennen. Diese befasst sich mit bewegenden Körpern ohne oder mit Krafteinfluss.
Bei dem nächsten Teilgebiet, der Statik, werden ruhende physikalische Objekte, die sich in einem Kräftegleichgewicht befinden, betrachtet. Zusätzlich gibt es noch die Festigkeitslehre, welche sich um Festkörper und deren spezifischen Eigenschaften unter Belastung kümmert. Abschließend ist noch die Strömungsmechanik zu nennen.
Hier geht es um die physikalische Analyse von Fluiden und deren Eigenschaften. All diesen Bereichen liegen die Newton'schen Gesetze, auch Axiome genannt, zugrunde. Diese Grundlage der Mechanik findest du genau erklärt in unserem Video.
Schauen wir uns die einzelnen Teilbereiche der Dynamik näher an. In der Dynamik betrachtest du Bewegungen und versuchst diese physikalisch zu analysieren. Dabei kannst du eine Bewegung auf verschiedene Arten betrachten. In der Kinematik, einem Teilgebiet der Dynamik, beschreibst du Bewegungen beispielsweise mit den Größen Zeit und Ort, ohne die Berücksichtigung von eventuell wirkenden Kräften.
Größen, die sich nur aus Zeit und Ort zusammensetzen, sind zum Beispiel die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung. Im Bereich der Kinetik hingegen beschreibst du Bewegungen mit Kräften oder dem Impuls. Sicher kennst du die Gewichtskraft, welche dich auf der Erdoberfläche hält.
Mithilfe des Impuls-Erhaltungssatzes kannst du die Gewichtskraft aber überwinden und sogar berechnen, welche Geschwindigkeit eine Rakete haben muss, um das schwere Feld der Erde zu verlassen. Wie du beispielsweise auch bei der Berechnung der potenziellen und kinetischen Energie sehen kannst, spielt in der Kinetik auch die Masse der betrachteten Körper eine große Rolle. Geht es nun aber nicht mehr um Bewegungen, sondern um Systeme, die stillstehen, bist du im Teilgebiet der Statik angekommen.
In der Statik sind vor allem Kräftegleichgewichte und die Berechnung von Gleichgewichtslagen wichtig. Deshalb wird die Statik auch als die Lehre des Gleichgewichts bezeichnet. Um mehrteilige Systeme in der Statik auf ihr Gleichgewicht hin zu beurteilen, müssen solche Systeme aufgeteilt werden können. Dazu gibt es verschiedene Freischnittverfahren, wie den Ritterschnitt.
Das kann dir besonders nützlich bei Fachwerken sein. Nun lässt sich die Mechanik neben der Dynamik und Statik noch in die Festigkeitslehre untergliedern. Hier untersuchst du, wie sich ein Körper verhält, wenn du diesen biegst, dehnst oder sonstige Kräfte auf ihn einwirken lässt.
Dabei erzeugst du in einem Körper verschiedene Spannungen. Auch ist es hier besonders wichtig, dass du den Unterschied zwischen der Elastizität und einem Bruch eines Werkstoffes kennst. All das kannst du dann in dem wohl beliebtesten Versuch für Festkörper, dem Zug- und Torsionsversuch, anwenden. Alles in allem steht in der Festigkeitslehre die Frage im Fokus, ob ein bestimmtes betrachtetes Bauteil seinen Belastungen standhält. Im letzten Teilgebiet der Mechanik, der sogenannten Strömungs- oder Fluidmechanik, betrachtest du auf einmal keine Festkörper mehr.
Du analysierst hier Flüssigkeiten und ihr Verhalten beim Fließen. Das heißt, neben den physikalischen Eigenschaften von Fluiden geht es auch um mögliche Strömungsarten, wie die laminare oder turbulente Strömung und die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeiten. Du lernst auch die wichtigsten grundlegenden Gleichungen der Strömungsmechanik kennen. Dazu zählen zum Beispiel die Kontinuitätsgleichung oder die Bernoulli-Gleichung. Sehr gut.
Nun haben wir alle Bereiche der Mechanik einmal kurz angeschaut. In der Mechanik gibt es außerdem eine sogenannte goldene Regel. Sie wurde von Galileo Galilei formuliert und besagt, was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen.
Um also einen gleichbleibenden Betrag an Arbeit W zu leisten, kannst du entweder deinen Krafteinsatz F verringern, was aber zur Folge hat, dass den benötigter Weg S größer wird, oder du erhöhst deinen Krafteinsatz F, um deinen benötigten Weg S zu verkleinern. Das Prinzip findet beispielsweise auch Anwendung bei einem Flaschenzug. Um mehr über die Mechanikdynamik, Mechanikstatik, Festigkeitslehre und die Strömungsmechanik zu erfahren, schau dir unsere Themenbereiche doch einfach mal genauer an.
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