[edit] [comment] [remove] |2005-11-07| e1 # Kraft

Kräfte sind Ursachen für die Bewegungsänderung und Formänderung von Körpern

Beispiele für Kräfte:

  • Gewichtskraft
  • Muskelkraft
  • Federkraft
  • Magnetkraft
  • Windkraft
  • usw.

Der Begriff der Kraft ist mit dem des Körpers verknüpft. In diesem Sinne gibt es keine Kraft ohne zugehörigen Körper. Man sagt:

Eine Kraft wirkt auf einen Körper.


Kräfte sind "unsichtbar". Es lassen sich lediglich die Wirkungen von Kräften auf Körper wahrnehmen. Anhand einer solchen Wirkung lassen sich dann Kräfte vergleichen.

Kräfte, die bei einem Körper die gleiche Wirkung hervorrufen, sind gleich.

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Die Kraft

  • wird mit dem Formelzeichen F (engl.force) gekennzeichnet
  • ist eine gerichtete Größe (Vektor)
  • besitzt eine Wirkungslinie f (linienflüchtiger Vektor)
  • hat einen Richtungssinn, gekennzeichnet durch die Pfeilspitze
  • wirkt in ihrem Angriffspunkt auf den Körper
  • kann hinsichtlich ihrer Größe durch einen skalaren Wert (Betrag) beschrieben werden
  • besitzt die physikalische Einheit N

Verschiedene Kräfte werden hinsichtlich ihres Angriffspunkts oder ihrer Art mit entsprechenden Indizes versehen. Z.B.

FA    (Kraft, die auf Körperpunkt A wirkt)
FN    (Normalkraft)
FR    (Reibungskraft)
FG    (Gewichtskraft) \\

 

[edit] [comment] [remove] |2005-11-07| e2 # Axiome der Statik

Axiome sind Lehrsätze eines Wissenschaftszweigs, die dessen Theorie begründen, ohne selbst bewiesen werden zu müssen.
Gleichzeitig legt eine Theorie eine Reihe idealisierender Annahmen fest, die die Wirklichkeit hinreichend genau beschreiben.
Die wichtigste Idealisierung, auf der die Axiome der Statik basieren, ist die

Definition des starren Körpers:
Ein starrer Körper verformt sich unter der Einwirkung von Kräften nicht


Verschiebungsaxiom

Die Wirkung einer Kraft auf einen starren Körper bleibt unverändert, wenn sie entlang ihrer Wirkungslinie verschoben wird.

Beispiel Schaukel:

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identische Belastungsfälle bei unterschiedlichen Angriffspunkten der Kraft F2

Parallelogrammaxiom

Die Wirkung zweier Kräfte F1 und F2, die an einem gemeinsamen Punkt angreifen, ist gleich der Wirkung einer einzelnen Kraft FR, die sich als Diagonale eines mit den Seiten F1 und F2 gebildeten Parallelogramms ergibt.


FR ist die Resultierende der Teilkräfte F1 und F2. In der Anwendung der Vektorrechnung ergibt sich FR als Summe von F1 und F2. FR = F1 + F2

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Gleichgewichtsaxiom

Zwei Kräfte, die auf einen Körper wirken, sind im Gleichgewicht, wenn sie gleich groß sind, auf derselben Wirkungslinie liegen und entgegengesetzt gerichtet sind.


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Die Gleichgewichtsbedingung in vektorieller Schreibweise lautet für diese zwei Kräfte FA+FB=0
Die Summe ergibt in jedem Fall 0, wenn die Gleichgewichtsbedingung erfüllt ist.


Reaktionsaxiom (Wechselwirkungsgesetz)

Wird von einem Körper auf einen zweiten Körper eine Kraft ausgeübt, so reagiert dieser mit einer gleich großen, auf gleicher Wirkungslinie liegenden, entgegengesetzt gerichteten Kraft.

Dieses von Newton aufgestellte Gesetz (actio=reactio) besagt, daß Kräfte immer paarweise auftreten.

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F12=Kraft auf Körper 1 von Körper 2
F21=Kraft auf Körper 2 von Körper 1 Aktions- und Reaktionskraft ist ein relativer Begriff. Aus der Sicht eines jeden Körpers antwortet dieser auf die auf ihn ausgeübte Kraft mit einer äquivalenten Reaktionskraft.

Beispiele:

  • Lampe zieht an der Decke, entsprechend hält die Decke die Lampe und verhindert ihr herunterfallen.
  • Erde und Mond ziehen sich mit gleich großer Kraft an.
  • Die Zähne zweier Zahnräder übertragen gegenseitig Kräfte.
  • Kraftstoff/Luftgemisch wirkt mit entgegengesetzt gleicher Kraft auf den Kolben wie der Kolben auf das Gemisch.