Die Dynamik setzt sich zusammen aus der Kinetik und der Kinematik. In der praktischen Anwendung liegt der Unterschied zwischen Kinematik und Kinetik in der Betrachtungsweise für ein und dieselbe Maschine oder das Bauteil. Bei kinematischen Aufgaben wird nur die Geometrie der Bewegung betrachtet. Die Kinetik berücksichtigt zusätzlich die Ursache für die Bewegung.
Das Ziel der Dynamik ist es, die Beanspruchung und Belastung von Bauteilen oder Systemen zu berechnen und diese damit auslegen zu können.
Technische Mechanik
Kinematik und Kinetik
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Mit Hilfe von Kinematikmodellen werden verschiedene Bewegungen anschaulich dargestellt und untersucht.
Umwandlung einer drehenden in eine oszillierende Bewegung
Lerninhalte/Übungen
- Kurbeltrieb mit feststehendem und schwingendem Zylinder
Umwandlung einer gleichförmigen Drehbewegung in eine rein harmonische Hubbewegung
Lerninhalte/Übungen
- Umwandlung einer gleichförmigen Drehbewegung in eine rein harmonische Hubbewegung
- Einfluss von Kurbellänge und Eingangswinkel auf den Ausgangshub
- Aufnahme der Übertragungsfunktion einer Kurbelschleife
Umwandlung einer drehenden in eine oszillierende Bewegung
Lerninhalte/Übungen
- Untersuchung der mechanischen Verhältnisse am Viergelenk
- Untersuchung des Prinzips der Kurbelschwinge, der Doppelschwinge und der Doppelkurbel
- Überprüfung der Grashof-Bedingung durch Variation von Kurbelradius, Schwingenradius und Koppellänge
ungleichförmige Hubbewegung mit langsamen Vorhub und schnellem Rückhub
Lerninhalte/Übungen
- Untersuchung einer umlaufenden Kurbelschleife
- Einfluss von Kurbellänge und Eingangswinkel auf den Ausgangshub
- Aufnahme der Übertragungsfunktion einer umlaufenden Kurbelschleife
Phänomen des Kardanfehlers an Gelenkkupplungen und dessen Vermeidung
Lerninhalte/Übungen
- Darstellung der ungleichförmigen Übertragung eines Kreuzgelenks
- Ermittlung des Kardanfehlers
- Auswirkung der Anordnung der Kreuzgelenke und des Beugungswinkels auf den Kardanfehler
Ermittlung des Voreilwinkels eines Lenktrapezes; Einfluss der Spurstangenlänge
Lerninhalte/Übungen
- Überprüfen des Lenkgesetzes (Ackermanngesetz)
- Berechnung des Radstands
- Ermittlung des Voreilwinkels und des Lenkfehlers
Untersuchung von Übersetzungsverhältnissen an Stirnradgetrieben
Lerninhalte/Übungen
- Untersuchung von ein- oder mehrstufigen Stirnradgetrieben
- Untersuchung von Planetengetrieben
- Bestimmung des Übersetzungsverhältnisses
Die Kinetik untersucht Bewegungen unter Einfluss von Kräften. Die Ursache der Bewegung fließt mit in die Betrachtung ein.
Trägheitsmomente verschiedener Massenanordnungen und Körper
Lerninhalte/Übungen
- Untersuchung der Trägheit starrer Körper bei Drehbewegung
- Bestimmung von Massenträgheitsmomenten unterschiedlicher regelmäßig geformter Körper
- Untersuchung des Massenträgheitsmoments in Abhängigkeit des Radius
Bestimmung von Drehträgheiten durch Abrollversuch und Pendelversuch
Lerninhalte/Übungen
- Nachweis des Fallgesetzes auf der schiefen Ebene
- Einfluss der Masse eines Körpers auf dessen Beschleunigung
- Bestimmung der Massenträgheitsmomente durch Rollversuch und Pendelversuch
- Satz von Steiner
experimentelle Ermittlung des Massenträgheitsmoments
Lerninhalte/Übungen
- experimentelle Ermittlung des Massenträgheitsmoments
- dynamisches Grundgesetz der Drehbewegung
dynamische Untersuchung eines ein-, zwei- oder dreistufigen Stirnradgetriebes mit verteilten Drehträgheiten
Lerninhalte/Übungen
- Winkelbeschleunigung an Getrieben bestimmen
- Massenträgheitsmoment des Getriebes bestimmen
- Reibung bestimmen
- Getriebewirkungsgrad bestimmen
dynamische Untersuchung eines zweistufigen Getriebes mit je drei Planetenrädern; vier verschiedene Übersetzungen einstellbar
Lerninhalte/Übungen
- Übersetzungsverhältnis bei blockiertem Getriebe bestimmen
- übertragene Kräfte bei blockiertem Getriebe ermitteln
- Getriebebeschleunigung unter konstantem Antriebsmoment
- Einfluss des Übersetzungsverhältnisses
- reduziertes Massenträgheits-moment bestimmen
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Versuchsgeräte zur Untersuchung von Gesetzmäßigkeiten rotierender Massen.
Gesetzmäßigkeiten des Verhaltens rotierender Massen
Lerninhalte/Übungen
- Untersuchung der Zentrifugalkraft in Abhängigkeit
- von der Drehzahl
- von der Größe der rotierenden Masse
- vom Rotationsradius
Scheinkräfte in einem rotierenden Bezugssystem
Lerninhalte/Übungen
- Trägheits- bzw. Scheinkraft
- Überlagerung einer Rotationsbewegung mit einer translatorischen Bewegung
- Einfluss der Corioliskraft visualisieren
experimentelle Überprüfung der Kreiselgesetze
Lerninhalte/Übungen
- experimentelle Überprüfung der Kreiselgesetze
- Kennenlernen der drei Kreiselachsen
- Berechnung von Kreiselmomenten
- Wirkung der Präzession untersuchen
Kennlinien und Einstellkurven unterschiedlicher Fliehkraftregler
Lerninhalte/Übungen
- Kinetik und Kinematik folgender Fliehkraftsysteme
- Porter-Regler
- Proell-Regler
- Hartnell-Regler
- Einstellung von Fliehkraftreglern
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Ändert sich eine physikalische Größe periodisch in Abhängigkeit von der Zeit, so bezeichnet man diese Vorgänge als Schwingungen. Damit verbunden ist eine Umwandlung verschiedener Energieformen. Bei mechanischen Schwingungen wird periodisch potentielle Energie in kinetische Energie hin- und her gewandelt.
Schwingungen
physikalisches und mathematisches Pendel im Vergleich
Lerninhalte/Übungen
- Schwingungsdauer von Fadenpendel und Stabpendel
- Bestimmung des Körperschwerpunkts am Stabpendel
- reduzierte Pendellänge und Trägheitsmittelpunkt des Stabpendels
Massenträgheitsmomente verschiedener Körper durch Drehpendelversuch
Lerninhalte/Übungen
- Einfluss der Fadenlänge auf die Schwingungsdauer
- Bestimmung des Massenträgheitsmoments
Schwingungsdauer abhängig von Torsionsdrahtlänge, Durchmesser und Drehmasse
Lerninhalte/Übungen
- Bestimmung der Schwingungsdauer in Abhängigkeit von
- Länge des Torsionsstabes
- Torsionsstabdurchmesser
- Drehmasse und deren Form
Einfluss von Federsteifigkeit, Masse und -verteilung auf die Schwingfrequenz
Lerninhalte/Übungen
- Bestimmung der Steifigkeit einer Spiralfeder
- Bestimmung der Eigenfrequenz eines Feder-Masse-Systems
- Untersuchung des Einflusses der Masse und der Massenverteilung
Experimente zu Dämpfung, Resonanz und Tilgungseffekten bei erzwungenen Schwingungen
Lerninhalte/Übungen
- Versuche mit Pendeln
- Reversionspendel
- reduzierte Pendellänge
- Feder-Masse-System
- Balkenschwinger
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Messung und Darstellung von Frequenz- und Phasengang
Lerninhalte/Übungen
- unterstützte Versuche bei TM 150
- Eigenschwingung eines Balkenschwingers
- gedämpfte Schwingung eines Balkenschwingers
- erzwungene Schwingung eines Balkenschwingers (gedämpfte und ungedämpfte Resonanz)
- Frequenz- und Periodenzeitmessungen
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Einfluss von Drehmasse, Torsionssteifigkeit und Dämpfung auf das Verhalten eines Drehschwingers. Schwingungen werden mit dem Schreiber von TM 150/TM 155 aufgezeichnet.
Lerninhalte/Übungen
- Eigenfrequenz eines Drehschwingers
- Einfluss von Torsionssteifigkeit, Masse und Dämpfung
Elastischer Biegebalken mit verschiebbarer Masse; Näherungsverfahren nach Rayleigh
Lerninhalte/Übungen
- freie Schwingung am vertikalen und horizontalen Biegebalken
- Bestimmung der Eigenfrequenzen nach Rayleigh
- Einfluss von Einspannlänge und Masse auf die Eigenfrequenz
