Technische Mechanik
Die Technische Mechanik ist ein Teil der Mechanik. Sie wendet die physikalischen Grundlagen auf technische Systeme an und behandelt vor allem die in der Technik wichtigen festen Körper.
Ziel ist vor allem die Berechnung der in den Körpern wirkenden Kräfte. Vorlesungen über Technische Mechanik sind fester Bestandteil in den Studiengängen des Maschinenbaus und des Bauingenieurwesens. Außerdem wird sie in weiteren Ingenieurwissenschaften behandelt wie der Elektrotechnik, der Verfahrenstechnik, dem Industriedesign oder dem Wirtschafts- und Verkehrsingenieurwesen, jedoch in geringerem Umfang.
Das Aufgabengebiet der Technischen Mechanik ist die Bereitstellung der theoretischen Berechnungsverfahren beispielsweise für den Maschinenbau und die Baustatik. Die eigentliche Bemessung der Bauteile oder Tragwerke, die Auswahl der Werkstoffe und dergleichen wird dann von anwendungsnahen Disziplinen übernommen, in denen die Technische Mechanik Hilfswissenschaft ist, beispielsweise die Konstruktionslehre oder die Betriebsfestigkeit.
Gegenstände der Technischen Mechanik sind
- die Gesetze der klassischen Mechanik,
- mathematische Modelle der mechanischen Zusammenhänge physischer Körper,
- spezifische und rationelle Methoden der rechnerischen Analyse mechanischer Systeme.
Die klassische Einteilung erfolgt in
- die Statik, die sich mit Kräften auf ruhende (unbewegte) Körper (hauptsächlich mit eindimensionalen Stäben) befasst,
- die Festigkeitslehre, die sich mit deformierbaren Körpern (bzw. hauptsächlich Querschnitten) befasst und Material- und Querschnittseigenschaften integriert,
- die Dynamik mit den beiden Teilgebieten Kinetik und Kinematik, die sich mit bewegten Körpern befassen.
In der Physik wird dagegen die Mechanik in die Kinematik und die Dynamik eingeteilt, die dort die Statik und die Kinetik enthält.
In der Theoretischen Mechanik (auch Analytische Mechanik genannt) geht es dagegen darum, von Axiomen wie den Newtonschen Gesetzen ausgehend eine widerspruchsfreie mathematische Theorie zu entwickeln. In der Technischen Mechanik wird dagegen ein methodischer Aufbau gewählt, der die benötigten Kenntnisse für die Berechnung von Maschinen oder Bauwerken vermittelt.
Teilgebiete der Technischen Mechanik[Bearbeiten]
Die Einteilung der Technischen Mechanik ist nicht überall einheitlich. Im Allgemeinen gelten als Teilgebiete der Technischen Mechanik die folgenden Gebiete.
Statik[Bearbeiten]
Die Statik ist die Mechanik der ruhenden Festkörper. Sie beinhaltet die Statik starrer Körper, die sich nicht verformen, wenn Kräfte auf sie wirken. Alle auf einen ruhenden Körper wirkenden Kräfte sind im Gleichgewicht. Mit dieser Bedingung können aus einer Reihe bekannter Kräfte Gleichungen für unbekannte Kräfte aufgestellt werden. Bei einer Brücke beispielsweise sind die Gewichtskräfte zufolge Eigengewicht bis auf Bautoleranzen bekannt, andere Lasten werden angenommen oder berechnet, die Kräfte in den Lagern (Brückenpfeiler) können damit berechnet werden. In der statischen Berechnung geht es vor allem darum, die Kräfte zu berechnen, die in den zu bemessenden Bauteilen auftreten; im Falle einer Brücke beispielsweise in der Fahrbahnplatte. Der wichtigste Körper in der Statik ist der Balken, dessen Länge sehr viel größer ist als seine Breite und Höhe. Deformierbare Körper sind mit Hilfe der Baustatik berechenbar. Sowohl in der Festigkeitslehre als auch in der Dynamik werden die mit der Statik ermittelten Kräfte als bekannt vorausgesetzt; diese Gebiete bauen also auf der Statik auf.
