UEber die Autoren 9
Einfuhrung 21
UEber dieses Buch 21
Konventionen in diesem Buch 21
Was Sie nicht lesen mussen 22
Toerichte Annahmen uber 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 23
Wie es weitergeht 24
TEIL I GRUNDLAGEN 25
Kapitel 1 Technische Mechanik: Die Grundlagen 27
Technische Mechanik: Eine eigenstandige Wissenschaft 27
Eine Wissenschaft, viele Themen 28
Eine Wissenschaft, viele Anwendungen 30
Teil I: Mathematische und physikalische Grundlagen 30
Alles uber Winkel und Richtungen 30
Alles uber Bewegungen 31
Teil II: Fest und unverruckbar: Die Statik 31
Mit frischen Kraften 32
Immer in Ruhe bleiben: Schwerpunkt und Gleichgewicht 32
Statik angewandt: Lager, Balken und Fachwerke 32
Sich aneinander reiben 33
Teil III: Endlich etwas Bewegung: Dynamik 33
Klein, aber beweglich: Die Dynamik von Massepunkten 33
Einerseits starr, andererseits beweglich: Die Dynamik starrer Koerper 34
Alles schwingt und rotiert: Die Maschinendynamik 34
Teil IV: Unter Druck gesetzt: Festigkeitslehre 34
Ziehen, drucken oder biegen: Die Grundbegriffe 35
Wieder in Form kommen: Elastische Verformung 35
Die Form andern: Plastische Verformung 36
Marmor, Stein und Eisen bricht: Bruchmechanik und andere Versagensmechanismen 36
Teil V: Top-Ten-Teil 37
Kapitel 2 Ganz ohne Mathematik geht es nicht 39
Auf die Richtung kommt es an: Vektorrechnung 40
Wozu braucht man Vektoren? 40
Was ist eigentlich ein Vektor? 41
Pfeile oder Zahlen: Die Darstellung von Vektoren 41
Addition und Subtraktion von Vektoren 43
Drei Mal Multiplizieren 44
Auf den Winkel kommt es an: Trigonometrie 50
Mein Hut, der hat drei Ecken 50
Sie sind oft nutzlich: Sinus- und Kosinussatz 51
Rechte Winkel 52
Aufgaben 55
Kapitel 3 Alles ist in Bewegung: Die Kinematik 57
Bewegung pur: Kinematik 58
Geradeaus: Gradlinige Translationsbewegungen 59
Eine konstante Beschleunigung nach unten: Der freie Fall 61
Eins nach dem anderen: UEberlagerung von Geschwindigkeiten 63
Immer dasselbe: Energie- und Impulserhaltungssatz 68
Beispiel: Stoesse 69
Kreisverkehr: Kreisbewegungen 71
Karussell fahren: Die Winkelgeschwindigkeit 72
Nicht aus der Bahn geraten: Die Zentripetalbeschleunigung 74
Immer schneller werden: Die Winkelbeschleunigung 75
Aufgaben 76
TEIL II FEST UND UNVERRUECKBAR: DIE STATIK 79
Kapitel 4 Mit frischen Kraften 81
Ein starkes Team: Kraft und Drehmoment 81
Auf die Kraft kommt es an 82
Die Kraft auf den Punkt bringen: Das Drehmoment 84
Mit Kraft arbeiten 87
Die Linie entlang 88
Addition von Kraften 88
In die Bestandteile zerlegen 90
Von allen Seiten: Kraftesysteme 92
UEbersicht uber Kraftesysteme 92
Zentrale ebene Kraftesysteme 93
Allgemeine ebene Kraftesysteme 95
Raumliche Kraftesysteme 99
Krafte freimachen 101
Aufgaben 106
Kapitel 5 Immer in Ruhe bleiben: Schwerpunkt und Gleichgewicht 109
Der Momentensatz 110
Man muss Schwerpunkte setzen 110
Eine ganze Reihe von Schwerpunkten: Begriffsbestimmungen 111
Den Schwerpunkt bestimmen 112
Den Schwerpunkt berechnen 113
Flachenschwerpunkt 115
Auch Linien besitzen einen Schwerpunkt 122
Die Freiheit, sich zu bewegen: Freiheitsgrade 124
Gleichgewicht und Standsicherheit 126
Gleichgewicht 126
Arten des Gleichgewichts 131
Fest auf den Fussen stehen: Standsicherheit 132
Aufgaben 136
Kapitel 6 Statik angewandt: Lager, Balken und Fachwerke 139
Die Verbindung mit der Aussenwelt: Lager und Gelenke 139
Lagerkrafte 140
Auf die Wertigkeit kommt es an: Lagerarten 142
Gelenke 146
Balken 147
AEussere und innere Krafte 147
Frei oder bestimmt: Die statische Bestimmtheit von Balken 148
Altehrwurdig und doch modern: Fachwerke 151
Nichts als Stabe und Knoten: Wichtige Begriffe 151
Bestimmt oder unbestimmt? 153
Ermittlung der Stabkrafte 156
Aufgaben 167
Kapitel 7 Sich aneinander reiben 169
Und sie bewegt sich doch 170
Haften, Gleiten, Rollen: Arten der Reibung 170
Es kommt nur auf die Reibungskoeffizienten an 171
Rader mussen rollen: Die Rollreibung 179
Reibung: Hinderlich und nutzlich zugleich 181
Reibung ist uberall: Das Fahrrad 182
Reibung in Lagern 183
In die Hoehe steigen: Die Leiter 185
Seilreibung 187
Voll in die Eisen steigen: Bremsen 190
Aufgaben 192
TEIL III ENDLICH ETWAS BEWEGUNG: DIE DYNAMIK 193
Kapitel 8 Klein, aber dynamisch: Die Dynamik der Massepunkte 195
Noch einmal: Krafte 196
Newton 196
Trage und schwer: Die Masse 200
Rund ums Zentrum: Kreisbewegungen 203
Auch Krafte koennen trage sein: Das Prinzip von d'Alembert 204
Im Schweisse deines Angesichts: Die Arbeit 207
Arbeit gleich Kraft mal Weg 207
Viele Krafte, viel Arbeit 208
Nobody is perfect: Der Wirkungsgrad 211
Energie ist uberall und geht nicht verloren 212
Es gibt mehr als eine Art der Energie 213
Stets konstant, aber nicht das Gleiche 214
Was fur eine Leistung! 215
Leistung gleich Arbeit pro Zeit 216
Was lange wirkt, wirkt endlich gut 219
Vergleich Translation - Kreisbewegung 219
Aufgaben 220
Kapitel 9 Einerseits starr, andererseits beweglich: Die Dynamik starrer Koerper 221
Ein wichtiges Gesetz: Der Schwerpunktsatz 221
Der Schwerpunkt bestimmt, wo es lang geht 222
Das 2 Newton'sche Gesetz fur starre Koerper 222
Drehbewegungen starrer Koerper 223
Alle Punkte im Gleichschritt: Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung 224
Auf den Punkt gebracht: Das Drehmoment 225
Tragheit in unterschiedlichen Formen: Das Tragheitsmoment 226
Jeder Punkt zahlt einzeln 226
Steiner'scher Satz 233
Zwei wichtige Groessen: Rotationsenergie und Drehimpuls 235
Rotationsenergie 235
Pirouetten drehen: Drehimpuls und Drehimpulserhaltungssatz 239
Voll getroffen: Stoesse 241
Wumms! Es hat gekracht 241
Voll ins Zentrum: Der gerade, zentrale, elastische Stoss 243
Nicht ganz einfach: Schiefe Stoesse 245
Vergleich von Translation und Rotation 247
Aufgaben 248
Kapitel 10 Alles schwingt und rotiert: Einfuhrung in die Maschinendynamik 251
Harmonische Schwingungen 252
Hin und her, auf und ab: Beispiele von Schwingungen 252
Viele Schwingungen, eine Beschreibung 255
Ziemlich verdreht: Das Torsionspendel 261
Alle harmonischen Schwingungen weisen Gemeinsamkeiten auf 262
Dampfung und erzwungene Schwingungen 263
Alles hat einmal ein Ende: Gedampfte Schwingungen 263
Das ist der Rhythmus, wo jeder mit muss: Erzwungene Schwingungen 265
Das kann in einer Katastrophe enden: Resonanz 266
Schwingungssysteme 267
Parallel- und Reihenschaltungen von Federn 267
Gekoppelte Pendel 270
Gekoppelte Schwingungssysteme 273
Auch Stabe koennen schwingen 275
Aufgaben 279
TEIL IV FESTIGKEITSLEHRE UND KONTINUUMSMECHANIK 281
Kapitel 11 Ziehen, drucken oder biegen: Die Grundbegriffe 283
Den Belastungen nachgeben 284
Spannung pur 284
Auf die inneren Krafte kommt es an 285
Koerper freischneiden: Das Schnittverfahren 285
Ziehen, Drucken und Schieben 286
Ein jeder muss seine Last tragen 287
Die Ohren lang ziehen: Zugbeanspruchung 288
Dem Druck nachgeben: Druckbeanspruchung 289
Schubbeanspruchung 290
Auf Biegen und Brechen: Biegebeanspruchung 291
Torsionsbeanspruchung 293
Belastungen werden Realitat 294
Gemischte Belastungen 294
Koerper voller Spannungen 297
Spannungszustand 298
Spannungstensor 299
Mohr'scher Spannungskreis 300
Den Stab brechen: Die Spannungs-Dehnungs-Kurve 301
Aufgaben 303
Kapitel 12 Wieder in Form kommen: Elastische Verformung 307
Am Haken hangen: Das Hooke'sche Gesetz 308
Elastizitat beschreiben: Die elastischen Konstanten 309
In die Lange gezogen: Der Elastizitatsmodul 310
Dem Druck standhalten: Der Kompressionsmodul 311
Ziemlich verdreht: Der Schubmodul (Torsionsmodul) 313
Langs und quer: Die Poisson-Zahl 314
Nur zwei von vieren zahlen: Beziehungen zwischen den elastischen Konstanten 317
Elastische Energie 318
Vollkommen elastisch 321
Bis ans Limit 321
Im Bereich des Hooke'schen Gesetzes 322
Man kann selbst Stahl in die Lange ziehen 322
Auf dass sich die Balken biegen 323
Der beidseitig gelagerte Balken und die Biegelinie 327
Ans Herz gedruckt: Die Hertz'sche Pressung 328
Aufgaben 331
Kapitel 13 Die Form andern: Plastische Verformung 333
Spannungs-Dehnungs-Diagramme 334
Begriffe zur Beschreibung der plastischen Deformation 334
Nominelle und wahre Spannungen 337
Atome verschieben sich: Die Mechanismen der plastischen Verformung 339
Verfestigungsmechanismen 341
Nachwirkungen 342
Nicht zu stoppen: Das Kriechen 342
Schliesslich doch relaxt 344
Hart wie Marmelade 344
Harteskalen 345
Aufgaben 347
Kapitel 14 Marmor, Stein und Eisen bricht: Bruchmechanik und andere Versagensmechanismen 349
Sproeder Bruch 351
Ein Riss reicht aus: Das Griffith-Modell 351
Widerstand gegen sproeden Bruch: Die Zahigkeit 353
Bruchzahigkeit 355
Duktiler Bruch: Versagen durch dauerhafte Verformung 358
Irgendwann wird es zu viel: Der Ermudungsbruch 360
Einfach umgeknickt 362
Auch Oberflachen koennen versagen: Der Verschleiss 364
Mit der Zeit abgenutzt 365
Es kommt auf das Gesamtsystem an: Tribologische Systeme 365
Angriff von aussen: Arten des Verschleisses 366
Verschleiss quantitativ 367
Aufgaben 370
TEIL V DER TOP-TEN-TEIL 371
Kapitel 15 Zehn wichtige Anwendungen der Technischen Mechanik 373
Bauingenieurswesen 373
Baustatik 373
Maschinenbau 374
Maschinenbau 374
Maschinendynamik 374
Apparatebau 374
Materialwissenschaften und Werkstoffkunde 374
Werkstoffkunde 375
Materialwissenschaften 375
Weitere Bereiche 375
Anlagenbau 375
Feinmechanik 376
Mechatronik 376
Luft- und Raumfahrttechnik 376
Kapitel 16 Zehn wichtige Internetadressen 377
Vektorrechnung 377
Die gesamte Statik und die Festigkeitslehre in einem Link 377
Statik lernen 378
Baustatik aus Kassel 378
Technische Mechanik interaktiv 379
Reibung von allen Seiten 379
Interaktive Dynamik 379
Hier schwingt alles 379
Alles uber die Mechanik 380
Das Neueste aus der Physik 380
Anhang Loesungen der Aufgaben 381
Kapitel 2 381
Kapitel 3 383
Kapitel 4 386
Kapitel 5 390
Kapitel 6 394
Kapitel 7 398
Kapitel 8 401
Kapitel 9 404
Kapitel 10 408
Kapitel 11 411
Kapitel 12 414
Kapitel 13 416
Kapitel 14 417
Stichwortverzeichnis 421
