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Über dieses Buch

Band 1 Statik ist der erste Teil der vierbändigen Lehrbuchreihe. Er erscheint nun in der 14. Auflage. Ziel des didaktisch ausgefeilten Werkes ist es, das Verständnis der wesentlichen Grundgesetze der Mechanik zu vermitteln und die Fähigkeit zu entwickeln, mit Hilfe der Mechanik Ingenieurprobleme zu formulieren und selbständig zu lösen. Es wurde ein möglichst einfacher Zugang zur Mechanik gewählt. Der dargestellte Stoff orientiert sich am Umfang der Mechanikkurse an deutschsprachigen Hochschulen und ist für alle Bachelor- und Diplomstudiengänge hervorragend geeignet.

Das Buch enthält zahlreiche durchgerechnete Beispiele. Als Extras werden im Internet Applets zu Beispielen des Buches angeboten.

Band 2 behandelt die Elastostatik, Band 3 die Kinetik und Band 4 die Hydromechanik sowie Elemente der Höheren Mechanik. Ergänzt werden die Lehrbücher durch sorgfältig abgestimmte Aufgabenbände.

Auf Grund des großen Erfolges ist die Lehrbuchreihe auch in englischer Sprache als dreibändiges Werk unter dem Titel "Engineering Mechanics" erschienen.

Die Zielgruppen

Das Buch wendet sich an Studierende der Ingenieurwissenschaften aller Fachrichtungen an Universitäten und Hochschulen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Grundbegriffe

Lernziele
Die Statik ist die Lehre von den Kräften an Körpern, die sich im Gleichgewicht befinden. Um statische Probleme untersuchen zu können, müssen wir uns zunächst mit einigen Grundbegriffen, Erfahrungssätzen und Arbeitsprinzipien beschäftigen. Besondere Bedeutung haben dabei das Schnittprinzip, das Wechselwirkungsgesetz sowie das „Freikörperbild“. Sie werden bei der Lösung von nahezu allen Problemen der Statik angewendet.
Dietmar Gross, Werner Hauger, Jörg Schröder, Wolfgang A. Wall

2. Kräfte mit gemeinsamem Angriffspunkt

Lernziele
Wir untersuchen in diesem Kapitel Einzelkräfte, die einen gemeinsamen Angriffspunkt haben. Solche Kraftsysteme bezeichnet man auch als zentrale Kraftsysteme oder zentrale Kräftegruppen. Es sind in diesem Zusammenhang immer Kräfte gemeint, die an einem Körper angreifen; Kräfte alleine, ohne Wirkung auf einen Körper, gibt es nicht. Ist der Körper starr, so müssen die Kräfte nicht tatsächlich in einem Punkt angreifen, sondern ihre Wirkungslinien müssen sich nur in einem Punkt schneiden. Die Kräfte sind in diesem Fall ja linienflüchtig und können entlang ihrer Wirkungslinien in den Schnittpunkt verschoben werden. Liegen alle Kräfte in einer Ebene, so spricht man von einer ebenen Kräftegruppe.
Die Studierenden sollen lernen, wie man die Resultierende einer zentralen Kräftegruppe bestimmt und wie man die Gleichgewichtsbedingungen bei konkreten Aufgaben formuliert. Hierfür müssen sie in der Lage sein, das Schnittprinzip sachgerecht anzuwenden und ein Freikörperbild anzufertigen.
Dietmar Gross, Werner Hauger, Jörg Schröder, Wolfgang A. Wall

3. Allgemeine Kraftsysteme und Gleichgewicht des starren Körpers

Lernziele
Wir wollen uns nun allgemeinen Kräftegruppen zuwenden, d. h. Kräften, deren Wirkungslinien sich nicht in einem Punkt schneiden. Zu ihrer Analyse werden wir den Begriff des Moments einführen. Die Studierenden sollen lernen, wie man ein ebenes oder räumliches Kräftesystem reduziert und unter welchen Umständen Gleichgewicht herrscht. Sie sollen in die Lage versetzt werden, mit Hilfe von Schnittprinzip, Freikörperbild und sachgerechter Anwendung der Gleichgewichtsbedingungen zwei- bzw. dreidimensionale Probleme zu lösen.
Dietmar Gross, Werner Hauger, Jörg Schröder, Wolfgang A. Wall

4. Schwerpunkt

Lernziele
In diesem Kapitel wird gezeigt, wie die Schwerpunkte von Kräftegruppen, Körpern, Flächen und Linien definiert sind und wie man bei ihrer Berechnung vorgehen kann. Die Studierenden sollen dadurch in die Lage versetzt werden, die verschiedenen Vorgehensweisen bei der Ermittlung von Schwerpunkten in konkreten Fällen selbständig anzuwenden.
Dietmar Gross, Werner Hauger, Jörg Schröder, Wolfgang A. Wall

5. Lagerreaktionen

Lernziele
Die Studierenden sollen die wichtigsten Lagerungsarten von einteiligen Tragwerken sowie die verschiedenen Verbindungselemente mehrteiliger Tragwerke unterscheiden und nach ihrer Wertigkeit klassifizieren können. Sie sollen erkennen können, ob ein Tragwerk statisch und kinematisch bestimmt ist. Schließlich sollen sie in der Lage sein, die bei einem belasteten Tragwerk in den Lagern und Verbindungelementen auftretenden Kräfte und Momente zu bestimmen. Hierzu gehören als wichtigste Schritte die Skizze des Freikörperbildes sowie die sachgerechte Anwendung der Gleichgewichtsbedingungen.
Dietmar Gross, Werner Hauger, Jörg Schröder, Wolfgang A. Wall

6. Fachwerke

Lernziele
Wir betrachten in diesem Kapitel Tragwerke, die nur aus Stäben bestehen. Solche Tragwerke bezeichnet man als Fachwerke. Die Studierenden sollen erkennen können, wann ein Fachwerk statisch und kinematisch bestimmt ist. Sie werden mit Verfahren zur systematischen Ermittlung der Stabkräfte vertraut gemacht, und sie sollen diese Verfahren sachgerecht anwenden können.
Dietmar Gross, Werner Hauger, Jörg Schröder, Wolfgang A. Wall

7. Balken, Rahmen, Bogen

Lernziele
Balkentragwerke gehören zu den wichtigsten Tragelementen im Ingenieurwesen. Wir wollen kennenlernen, wie man durch Schnitte die inneren Kräfte – die Schnittgrößen – im Balken freilegt und einer Berechnung zugänglich macht. Als Schnittgrößen werden die Normalkraft, die Querkraft und das Biegemoment eingeführt. Die Studierenden sollen befähigt werden, diese Größen mit Hilfe der Gleichgewichtsbedingungen zu bestimmen. Sie sollen auch in der Lage sein, die differentiellen Beziehungen zwischen äußerer Belastung und Schnittgrößen sachgerecht anzuwenden.
Dietmar Gross, Werner Hauger, Jörg Schröder, Wolfgang A. Wall

8. Arbeit

Lernziele
Die Leserin und der Leser werden mit den Begriffen Arbeit, konservative Kraft und Potential vertraut gemacht. Darüber hinaus lernen sie das Prinzip der virtuellen Verrückungen (Arbeitssatz der Statik) kennen. Sie sollen in die Lage versetzt werden, dieses Prinzip zur Bestimmung von Gleichgewichtslagen sowie von Reaktions- und Schnittkräften sachgerecht anzuwenden. Schließlich wird gezeigt, wie man bei konservativen Systemen mit einem Freiheitsgrad aus Energiebetrachtungen Aussagen zur Stabilität von Gleichgewichtslagen gewinnt.
Dietmar Gross, Werner Hauger, Jörg Schröder, Wolfgang A. Wall

9. Haftung und Reibung

Lernziele
Körper die sich berühren üben eine Kontaktkraft aufeinander aus. Diese ist normal zur Berührungsebene, wenn die Oberflächen ideal glatt sind. Bei rauen Oberflächen tritt dagegen auch eine Tangentialkomponente auf. Die Studierenden sollen erkennen, dass diese Komponente eine Reaktionskraft ist, wenn die Körper aneinander haften. Im Unterschied dazu liegt eine eingeprägte Kraft vor, wenn die Körper aneinander gleiten (reiben). Die Leser sollen in die Lage versetzt werden, das Coulombsche Haftungs- bzw. Reibungsgesetz richtig anzuwenden und mit seiner Hilfe die Kräfte in Systemen mit Berührungskontakt sachgerecht zu ermitteln.
Dietmar Gross, Werner Hauger, Jörg Schröder, Wolfgang A. Wall

Backmatter

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