Physik Mechanik – Hebel und Statik
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15 KartenWie lautet das Hebelgesetz für ein zweiseitiger Hebel im Gleichgewicht?
Rückseite
Kraft mal Kraftarm auf einer Seite gleich Kraft mal Kraftarm auf der anderen Seite: F₁ × r₁ = F₂ × r₂.
Was versteht man unter dem Drehmoment einer Kraft?
Rückseite
Produkt aus Kraftbetrag und senkrechtem Abstand zur Drehachse (Hebelarm): M = F × r, Einheit: Newtonmeter (Nm).
Wann liegt ein statisches Gleichgewicht bei einem starren Körper vor?
Rückseite
Wenn die Resultierende aller Kräfte null und die Summe aller Drehmomente bezüglich eines beliebigen Punkts null ist.
Wie berechnet man den Hebelarm bei schräg angreifender Kraft?
Rückseite
Senkrechter Abstand von der Drehachse zur Wirkungslinie der Kraft: r = d × sin(α), wobei d der Anknüpfungspunktabstand und α der Winkel zwischen Kraft und Hebel ist.
Unterscheide einseitigen und zweiseitigen Hebel anhand der Kraftrichtungen.
Rückseite
Einseitig: beide Kräfte wirken auf derselben Seite der Drehachse (gleichsinnige Drehmomente). Zweiseitig: Kräfte wirken auf unterschiedlichen Seiten (entgegengesetzte Drehmomente).
Was besagt das Prinzip der virtuellen Verschiebungen für Hebel?
Rückseite
Im Gleichgewicht ist die Summe der virtuellen Arbeiten aller Kräfte null: Σ Fᵢ × δsᵢ = 0 bei virtuellen, kinematisch zulässigen Verschiebungen δsᵢ.
Wie bestimmt man die Auflagerreaktionen an einem gelagerten Balken?
Rückseite
Gleichgewichtsbedingungen aufstellen: Summe der Kräfte in x- und y-Richtung gleich null, Summe der Momente um einen Lagerpunkt gleich null – lineares Gleichungssystem lösen.
Was ist der Unterschied zwischen festem Loslager und Rollenlager?
Rückseite
Festlager: nimmt Quer- und Längskraft auf. Loslager/Rollenlager: nimmt nur Querkraft auf, erlaubt Längsverschiebung (thermische Ausdehnung).
Wie prüft man die Standsicherheit eines Körpers gegen Kippen?
Rückseite
Resultierende der Lasten muss innerhalb der Standfläche (Kernbereich) liegen; bei rechteckiger Grundfläche: Exzentrizität e ≤ b/6 (Kernweite).
Was versteht man unter dem Kraftpolygon und dem Seilpolygon in der graphischen Statik?
Rückseite
Kraftpolygon: Vektorsumme aller Kräfte (geschlossen = Gleichgewicht). Seilpolygon: Verknüpfung der Kräfte über einen Pol, gibt Lagerreaktionen und Schnittgrößen graphisch.
Wie berechnet man die Schnittgrößen (Normalkraft, Querkraft, Moment) an einem Balken?
Rückseite
Balken gedanklich anschneiden, Freikörperbild eines Teils erstellen, Gleichgewichtsbedingungen anwenden: N, Q, M aus ΣFₓ=0, ΣFᵧ=0, ΣM=0 bestimmen.
Was ist das Prinzip von der Arbeit bei Hebeln?
Rückseite
Bei reibungsfreiem Hebel gilt: Aufgewandte Arbeit gleich gehobene Arbeit: F₁ × s₁ = F₂ × s₂; Kraftgewinn wird durch Wegverlust erkauft (Goldene Regel der Mechanik).
Wie wirkt sich Reibung im Drehgelenk eines Hebels auf das Gleichgewicht aus?
Rückseite
Reibung erzeugt ein verlustbehaftetes Drehmoment Mᵣ = μ × Fₙ × r, das der Drehung entgegenwirkt; Gleichgewicht liegt in einem Winkelbereich (Haftwinkel) vor, nicht mehr exakt an einer Position.
Was ist ein Kniehebel und wo liegt sein Hauptanwendungsvorteil?
Rückseite
Zweigelenkiger Hebel, bei dem die Kraftübersetzung near Totpunkt extrem groß wird; ermöglicht große Schließkräfte bei kurzem Hub (z. B. Spannzwingen, Pressen).
Wie verhält sich der Schwerpunkt eines homogenen Dreiecks?
Rückseite
Schwerpunkt liegt im Schnittpunkt der drei Medianen, Abstand von der Basis beträgt ein Drittel der Höhe (h/3).