Table Of ContentGrundkurs Mechanik, Band 2
Harald Rosner
Klaus-Georg Krapf
Grundkurs Mechanik
Problemlosung, Theorie, Anleitung
Band 2: Kinetik
Mit 207 Zeichnungen
Steinkopff Verlag . Darmstadt 1981
Dr.-Ing. Klaus-Georg Krapf, geboren 1950 in Bremen. Studium der
Elektrotechnik/Nachrichtentechnik an der Technischen Hochschule Darm
stadt. 1975 - 1980 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut flir Mechanik der
THD. 1979 Promotion zum Dr.-Ing. Seit 1981 Tatigkeit in einem Ingenieur
bUro bei WUrzburg.
Dipl.-Ing. Harald Rosner, geboren 1947 in Hofheim/Ts. Studium des allge
meinen Maschinenbaus an der Technischen Hochschule Darmstadt. 1977
Diplomingenieur-HauptprUfung. 1977 -1978 freiberufliche, seit 1978 Indu
strietatigkeit. Lebt gegenwartig in Kassel.
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Rosner, Harald:
Grundkurs Mechanik: Problemlosung; Theorie; AnleitungiHarald Rosner;
Klaus-Georg Krapf.
- Darmstadt: Steinkopff
NE: Krapf, Klaus-Georg:
Bd. 2. ~ Rosner, Harald: Kinetik
Rosner, Harald:
Kinetik/[Harald Rosner; Klaus-Georg Krapf].
- Darmstadt: Steinkopff, 198!.
(Grundkurs Mechanik/Harald Rosner; Klaus-Georg Krapf; Bd.2)
ISBN-13:978-3-7985-0540-7 e-ISBN-13:978-3-642-72340-7
DOl: 10.1007/978-3-642-72340-7
NE: Krapf, Klaus-Georg:; HST
© 1981 Dr. Dietrich Steinkopff Verlag GmbH & Co. KG., Darmstadt
Aile Rechte vorbehalten. Jede Art der Vervielfaltigung ohne Genehmigung
des Veri ages ist unzulassig.
Gesamtherstellung: Krebs-Gehlen Druckerei . Hemsbach (BergstraJ3e)
v
Vorwort
Ein Problem aus der Mechanik steht zur Losung an. Sie konnen sich gut
vorstellen, was da vor sich geht, eigentlich erscheint die Aufgabe ganz ein
fach, und doch ... ; die Abstraktion der Problemstellung und die saubere
systematische Formulierung der mechanischen Gesetze und Zusammen
hange, das ist es, was auf dem Weg zur Losung Miihe macht.
Solche Erfahrungen mit der Mechanik konnten Sie veranlaBt haben, die
beiden Bande "Grundkurs Mechanik" in die Hand zu nehmen. Sei es als
Studierender an einer Fachhochschule oder Technischen Universitat bei
der Vorbereitung auf Priifungen bzw. bei den Priifungen selbst oder als
Ingenieur in der Industrie bei der Bewaltigung von Konstruktions- und
Entwicklungsaufgaben.
Unser Buch soli Ihnen helfen, diese Schwierigkeiten zu iiberwinden. Es
entstand aus einem "Repetitorium Mechanik", das einer der Autoren (H.
Rosner) flir Studenten des Bauingenieurwesens und des Maschinenbaus
zur Priifungsvorbereitung an der Technischen Hochschule Darmstacft ab
hielt. Gemeinsam haben wir das urspriingliche Konzept aufgegriffen und
zu einem Buch fortentwickelt, bei dem wir bemiiht waren, die Praxis, hier
in Form von Aufgaben und deren Losungen, und die Theorie in iiber
sichtlicher Weise zu verkniipfen. Knappe Formulierungen und viele opti
sche Darstellungen pragen den Charakter des Buches. Nicht das typische
Lehrbuch war das Ziel, sondern ein Arbeitsbuch, das den Leser bei kriti
scher Bearbeitung der vorgeschlagenen Losungen mit den Grundlagen der
Mechanik vertraut machen und eine geschickte selbstandige Behandlung
von Aufgabenstellungen aus der Mechanik fOrdern soli. Stets finden Sie
daher bei den Aufgabenlosungen Querverweise auf die Theorie ("Begrif
fe"), auf "Anleitungen" und "Tricks" im hinteren Teil des Buches, die im
Bedarfsfall zum Verstandnis beitragen. Urn dabei langwieriges Blattern zu
vermeiden, wird das Nachschlagen durch optische Hilfen erleichtert.
Einmal mit dem Buchaufbau vertraut, kann unser Buch auch zum ra
schen Auffrischen von Vergessenem oder als Formelsammlung dienen.
Die Lektiire eines "klassischen" Lehrbuches der Mechanik oder der Be
such einer Mechanik-Vorlesung sollte die Arbeit mit diesem "Grundkurs"
allerdings begleiten (oder ihr vorangegangen sein), da das Hauptgewicht
auf die Losung der Aufgaben gelegt und die Theorie recht kurz gehalten
wurde. Der Wunsch nach knapper und dadurch iibersichtlicher Darstel
lung der theoretischen Grundlagen birgt das Risiko unzulassiger Vereinfa
chungen in sich. Wir waren betrebt, diese zu vermeiden.
VI
Urn eine gute Handhabung des Buches zu ermoglichen, verteilen wir den
angebotenen Stoff auf zwei Bande. Dennoch bleiben die Themen der
Technischen Mechanik so umfangreich, daB wir zu Einschrankungen ge
zwungen waren (siehe Sachgebiete). Der Inhalt einer Mechanik-Vorlesung
flir Ingenieure ist aber im wesentlichen abgedeckt.
Bei der Entstehung der beiden Bande "Grundkurs Mechanik" zeigten
Freunde und Familie groBes Verstandnis und Geduld. Ihnen gilt unser be
sonderer Dank.
Zu danken ist auch dem Steinkopff Verlag, Darmstadt, flir die gute Zu
sammenarbeit bei der drucktechnischen Gestaltung und flir die Bereit
schaft, auf Anderungswiinsche einzugehen.
Wiirzburg und Kassel, im September 1981 Klaus-Georg Krapf
Harald Rosner
VII
Einleitung
Dieses Buch ist so aufgebaut, daB Sie als Leser einzelne Arbeitsschritte
selbst bestimmen konnen. Urn sich mit dem Gebrauch vertraut zu ma
chen, sollten Sie die folgenden Erlauterungen sorgfaltig durchlesen.
Der "Grundkurs Mechanik" ist in drei Kapitel aufgeteilt:
1. Statik,
2. Elastostatik und
3. Kinetik
Die Kapitel gliedern sich in Sachgebiete (siehe Seite 1) und sind zu zwei
Banden zusammengefaBt. Band 1 enthalt die Statik und Elastostatik,
Band 2 die Kinetik. Beide Bande sind gleich aufgebaut und bilden eine
Einheit.
Das Buch setzt sich weiter aus folgenden Abschnitten zusammen:
Aufgabenstellungen: Sie sind kurz und moglichst einheitlich formuliert
und wollen sorgfaltig geiesen sein.
AufgabenlOsungen : Sie zeigen Ihnen den Losungsweg. Allerdings ist
dies nicht immer die einzige Moglichkeit, zum rich
tigen Ergebnis zu kommen, haufig haben wir auch
verschiedene Losungen gegenubergestellt. Glauben
Sie, auf einem weiteren Weg zum Ziel zu geiangen,
so sollten Sie ihn versuchen. Der anschlie13ende kri
tische Vergleich wird Ihre Vorgehensweise als weite
re Moglichkeit bestatigen oder Gedankenfehler auf
zeigen.
Begriffe (B) : Hier finden Sie die Grundbegriffe der Mechanik
ubersichtlich erklart, haufig in Tabellenform. Sie
konnen dies en Abschnitt auch als Formelsammlung
ansehen.
Anleitungen (AN) : Fur immer wiederkehrende Aufgabenstellungen
wird eine schrittweise Vorgehensweise vorgeschla
gen, die Ihnen als "roter Leitfaden" Hilfestellung
leisten soli. Betrachten Sie unsere Anleitungen je
doch nicht als "Kochrezepte", mit denen Sie auto
matisch Aufgaben eines bestimmten Typs losen
konnen. Erst wenn Sie die vorgestellten Vo rgehens
weisen durchgearbeitet und verstanden haben, soll
ten Sie sie als Gedachtnisstutze benutzen.
VIII
Tricks (T) : Wir stell en Ihnen in lockerer Reihenfolge einige
haufig in Aufgaben verborgene spezielle Problem
stellungen und deren Losungen vor.
Jeder Abschnitt beginnt mit einem Register, das tiber den Inhalt infor
miert und das Auffinden der gewtinschten Seite erleichtert. Beachten Sie
die schwarzen Markierungen an den Seitenrandern. Beim Durchblattern
erinnert Sie der gerasterte Text am unteren Buchrand zusatzlich an den
Abschnitt.
Urn die Aufgaben16sungen haben wir einen Rahmen mit Querverweisen
auf AN's, B's und T's angeordnet. 1m Rahmenkopf schlagt Ihnen die An
lei tung einen Losungsweg vor. Seitlich helfen Ihnen Begriffe und Tricks
weiter, wenn Sie an dieser Stelle "hangengeblieben" sind.
Schliel3lich fehlt noch der Abschnitt
Abktirzungen (N) : Hier sind die im Buch verwendeten Abktirzungen
aufgelistet. 1m Rahmenkopf jeder Aufgabe mahnt
ein N, bei Unklarheit in diesem Abschnitt nachzuse
hen.
Der Vorteil dieser Gliederung zeigt sich beim Gebrauch des Buches: Nach
dem Sie sich fUr ein Sachgebiet entschlossen haben (Seite 1), finden Sie die
zugehorigen Aufgabenstellungen schnell mit dem Register. Sie wahlen ei
ne Aufgabe aus, lesen sie sorgfaltig durch und schlagen mit Hilfe des
nachsten Registers die Aufgabenlosung auf. Ergeben sich beim Durchar
beiten Probleme und interessieren Querverweise, so schauen Sie ge
schwind mit den entsprechenden Registern der Begriffe, Anleitungen und
Tricks nacho Interessiert Sie nur Theorie oder eine Formel, so schlagen Sie
gezielt die Begriffe auf und informieren sich. Die im Buch verwendeten
Abktirzungen sind Ihnen sic her bald vertraut.
IX
Band 1
1. Statik
2. Elastostatik
Band 2
3. Kinetik
InhaItsverzeichnis
Vorwort ................................................ V
Einleitung .............................................. VII
Sachgebiete .............................................. 1
Einteilung der Aufgaben .................................. 2
Register der.Aufgabenstellungen ........................... 3
Register der Aufgaben16sungen 3. Kinetik ................... 19
Register der Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 105
Register der Anleitungen und Tricks ........................ 133
Abkiirzungen ........................................... 142
Sacbgebiete
3. Kinetik
3.1 Kinetik des Massenpunktes
3.2 Kinetik des starren Korpers
3.3 StoB
3.4 Schwingungen
Einteilung der Aufgaben
Kinetik
KinetikdesMassenpunktes ....................... 3.1.1-3.1.7
Kinetik des starren K6rpers ....................... 3.2.1-3.2.11
StoB ........................................... 3.3.1-3.3.7
Schwingungen .................................. 3.4.1-3.4.9
