Komponenten mechatronischer Systeme

Bis jetzt sind die Modelle einfacher Systeme behandelt worden, deren Bauelemente in der Regel als so genannte konzentrierte Bauelemente modelliert werden konnten. Ihre Eigenschaften werden auf eine charakteristische Systemgröße reduziert und die das Verhalten bestimmenden Parameter sind konstant. Ein Beispiel hierfür ist die elastische Schraubenfeder, deren einzige Eigenschaft ihre elastische Dehnbarkeit ist. Diese Eigen-schaft wurde im Beispiel des Einmassenschwingers in Kapitel 1 durch das Hooke„sche Gesetz modelliert. Die Masse der Feder wurde nicht berücksichtigt, da diese gegenüber der Masse anderer Elemente zu vernachlässigen war.Schaut man sich ein Lehrbuch der Technischen Mechanik an, so beginnt die Kinematik, also die Lehre vom geometrischen und zeitlichen Ablauf von Bewegungen, immer mit der Bewegung des Massenpunktes. Dieses sehr einfache Modell einer bewegten Masse kann für einen Körper stehen, bei dem die Drehträgheit für eine Drehung um den Körperschwerpunkt vernachlässigbar ist. Das sind vergleichsweise kleine Körper oder solche, deren Eigendrehung von den anderen Bewegungen entkoppelt ist und nicht in die Betrachtung eingeht. Solche einfachen Modelle lassen sich zwar zu Ausbildungs-zwecken recht leicht behandeln, haben aber wenig mit realen Systemen gemein. Bei der Fiktion des Massenpunktes handelt es sich praktisch um den Schwerpunktsatz, der die Behandlung der Eigenschaften des räumlich ausgedehnten Körpers durch die Behandlung des Schwerpunktes des Körpers ersetzt, in dem man sich die Gesamtmasse des Körpers im Schwerpunkt konzentriert denkt. Dies ist die von Newton eingeführte Punktmechanik von Massenpunkten. Ähnliche Vereinfachungen für die Modellierung wurden auch für elektrische Bauelemente vorgenommen, wobei schon in Abschnitt 5.2 auf das Problem der parasitären Eigenschaften elektrischer Bauelemente hingewiesen wurde.