Einführung: Grundlagen eines systematischen Lösungskonzeptes

In der Technischen Mechanik werden bereits am Anfang des Grundstudiums unterschiedliche Arbeitsweisen aus verschiedenen Fachgebieten in sehr enger Verknüpfung zusammengeführt. Für das erfolgreiche Lösen von Aufgaben aus der Technischen Mechanik sind bei jedem Lösungsschritt die Erkenntnisse von drei ingenieurwissenschaftlichen Grundlagen gleichzeitig zu berücksichtigen: Konstruktionslehre (Maschinenelemente), Physik und Mathematik. Was sich hier am Anfang zunächst als unüberschaubare Vielfalt zeigt, wird mit gezielten methodischen Konzepten beherrschbar. Im Folgenden soll eine strukturierte Lösungsmethodik zur Bearbeitung von Aufgaben aus der Technischen Mechanik gezeigt werden. Im Mittelpunkt steht dabei der Begriff der Modellbildung. Das reale technische Problem wird zunächst durch ein vereinfachtes physikalisches Modell und im zweiten Schritt durch das mathematische Modell zur Beschreibung der Aufgabenstellung abgebildet. Der eigentliche Lösungsprozess mit quantitativen Ergebnissen findet auf der Ebene des mathematischen Modells statt. Der Bezug der gefundenen Ergebnisse zur Realität muss über den umgekehrten Weg vom mathematischen Modell zurück zum realen Problem verifiziert werden. Das zentrale Arbeitsergebnis auf dem Weg zur Lösung einer Aufgabe der Technischen Mechanik ist die Erstellung des mathematischen Modells. Für den strukturierten, methodischen Übergang vom physikalischen Modell auf das mathematische Modell werden formale Lösungsschritte angegeben.