[edit] [comment] [remove] |2006-03-06| e1 # Das dynamische Grundgesetz

Neben den Grundgesetzen (Axiomen) der Statik ist von Newton7Newton, Isaac (1642-1727), engl. Naturforscher auch das dynamische Grundgesetz aufgestellt worden.

Dynamisches Grundgesetz
Die Änderung der Bewegungsgröße (Masse · Geschwindigkeit) ist der Einwirkung der bewegenden Kraft (Zeit · Kraft) proportional. Die Änderung erfolgt in die Richtung, in der die Kraft aufgebracht wird.

F·Δt∼Δ(m·v)

Die Proportionalitätskonstante kann hierbei beliebig gewählt werden und wird der Einfachheit halber zu 1 gesetzt. In differentieller Schreibweise erhalten wir demnach

F·dt = d(m·v)

bzw.

F = d(m·v)dt

Die Differentiation nach der Produktregel führt auf

F = m·v + m · v = m·a + m · v

Aussage des Dynamischen Grundgesetzes
Die zeitliche Änderung der Bewegungsgröße ist gleich der die Änderung verursachenden äußeren Kraft F

F = m·a + m · v

Für den Festkörper gilt die zeitliche Konstanz der Masse und damit das

Dynamische Grundgesetz für den Festkörper

F = m·a

mit

F = äußere Kraft
m = Masse des Körpers
a = Beschleunigung des Körpers

Das Grundgesetz in dieser Form gilt für die Bewegung des Massenpunkts m. Um die Drehung eines Körpers zu berücksichtigen, führen wir dessen

Massenträgheitsmoment

J = ∫r2·dm [Masse·Länge2]

ein.
Damit lautet das

dynamische Grundgesetz für die Drehbewegung

M = J·α

mit

M = Moment
J = Massenträgheitsmoment
α = Winkelbechleunigung
 

[edit] [comment] [remove] |2006-03-19| e2 # Das d´Alembertsche Prinzip

d´Alembertsche8Jean le Rond d´Alembert (1717-1783)

image160.gif
Die auf einen Körper wirkenden Kräfte lassen sich bezüglich eines beliebigen Punkts dieses Körpers zu einer resultierenden Kraft und einem resultierenden Moment zusammenfassen.
In der Statik werden diese Kraft und dieses Moment zu Null gefordert.
In der Kinetik verursacht diese Resultierende eine Beschleunigung des Körpers. Es gilt entsprechend des dynamischen Gesetzes

∑F = m·a
∑M = J·α

Wir stellen die Gleichungen einfach um und erhalten das

d´Alembertsche Prinzip
Die Summe aller an einen Körper angreifenden Kräfte einschließlich der Trägheitskräfte ist Null.

∑F − m·a = 0
∑M − J·α = 0

mit

∑F = Summe aller äußeren Kräfte
∑M = Summe aller äußeren Momente
− m·a; − J·α = d´Alembertsche Trägheitskräfte