Kinetik (Mechanik)

Teilgebiet der Mechanik
(Weitergeleitet von Kinetik (Technische Mechanik))
Strukturierung der Mechanik im Fachbereich Physik
 
 
Mechanik
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Kinematik
Bewegungsgesetze
ohne Kräfte
 
Dynamik
Wirkung von
Kräften
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Statik
Kräfte im Gleichgewicht
ruhender Körper
 
Kinetik
Kräfte verändern den
Bewegungszustand
Strukturierung der Mechanik
im Fachbereich Technische Mechanik
 
 
 
 
Technische Mechanik
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Statik
 
Dynamik
 
Festigkeitslehre
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Kinematik
 
Kinetik
 
 

Die Kinetik (griechisch kinesis ‚Bewegung‘) ist ein Teilgebiet der Mechanik und beschreibt die Änderung der Bewegungsgrößen (Ort, Geschwindigkeit und Beschleunigung) unter Einwirkung von Kräften und berücksichtigt dabei auch die Masse der bewegten Körper. Die Kinematik dagegen beschreibt die Bewegung eines Körpers (Ort, Geschwindigkeit, Beschleunigung) ohne dabei Kräfte oder Massen zu berücksichtigen.

Die Technische Mechanik wird meist eingeteilt in die drei Gebiete Statik, Festigkeitslehre und Dynamik, wobei letztere dann aus den beiden Teilgebieten der Kinetik und der Kinematik besteht. In der Physik wird dagegen die Mechanik in die Kinematik und die Dynamik eingeteilt, welche dort die Statik und die Kinetik enthält.[1][2] In diesem Sinn wurde der Begriff 1879 von William Thomson, 1. Baron Kelvin und Peter Guthrie Tait in ihrer Abhandlung Treatise on Natural Philosophy geprägt.[3]

Wichtige Sätze der KinetikBearbeiten

Über die Sätze der Kinetik lässt sich die Bewegungsgleichung eines Systems in Abhängigkeit von den frei wählbaren verallgemeinerten Koordinaten aufstellen.

Schwerpunktsatz oder ImpulssatzBearbeiten

Zu den bekanntesten Sätzen der Dynamik gehört das sogenannte Grundgesetz der Dynamik das zweite newtonsche Gesetz (auch Impulssatz genannt)

 .

Dabei ist   die Kraft, m die Masse und   die Beschleunigung.

Diese Gleichung gilt nur für eine zeitlich konstante Masse m. Für den allgemeinen Fall einer zeitlich veränderlichen Masse muss die Kraft als die Zeitableitung des Impulses   definiert werden:

 .

Dabei ist   die Geschwindigkeit. Der zweite Anteil vermittelt beispielsweise als Produkt aus Massenstrom und Geschwindigkeit den Kraftfluss zwischen einem Fluggerät und dem Erdboden, siehe Impulsfluss beim dynamischen Auftrieb.

LeistungssatzBearbeiten

Mit dem Leistungssatz der Mechanik lassen sich auch nicht-konservative Systeme mit einem Freiheitsgrad beschreiben.

EnergiesatzBearbeiten

Der Energieerhaltungssatz der Mechanik folgt als Spezialfall aus dem Leistungssatz für konservative Systeme.

ArbeitssatzBearbeiten

Der Arbeitssatz

 

bildet schließlich die vierte Möglichkeit, die Bewegungsgleichung eines dynamischen Systems zu ermitteln. Mit der Arbeit W wird dem Körper, auf den die Kraft F entlang des Weges γ einwirkt, kinetische Energie zugeführt[4], die dann nach dem Energieerhaltungssatz beispielsweise in Lageenergie oder Formänderungsenergie umgesetzt werden kann. Dem kraftausübenden System wird dabei in gleicher Weise Energie entzogen, wie es durch die Arbeit überträgt.

LiteraturBearbeiten

  • R. Mahnken: Lehrbuch der Technischen Mechanik – Dynamik. 2. Aufl. Springer, Berlin 2012, ISBN 978-3-642-19837-3
  • R. C. Hibbeler: Technische Mechanik 3 – Dynamik. 10. Auflage, Pearson Studium, München 2006, ISBN 3-8273-7135-X
  • Alfred Böge: Technische Mechanik – Statik, Dynamik, Fluidmechanik, Festigkeitslehre. 27. Auflage, ISBN 3-8348-0115-1
  • Dietmar Gross, Werner Hauger, Jörg Schröder, Wolfgang A. Wall: Technische Mechanik: Band 3: Kinetik. 12. Auflage. Springer Vieweg, 2012, ISBN 978-3-642-29529-4.

WeblinksBearbeiten

Wikibooks: Dynamik – Lern- und Lehrmaterialien

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Mahnken: Lehrbuch der Technischen Mechanik - Dynamik, Springer, 2. Auflage, 2012, S. 3.
  2. Günter Holzmann, Heinz Meyer, Georg Schumpich: Technische Mechanik Statik. 12. Auflage. S. 2.
  3. Lord Kelvin, Peter Guthrie Tait: Treatise on Natural Philosophy. Part I. Cambridge University press, London, Berlin, New York 1912, S. vi (archive.org [abgerufen am 13. Dezember 2017] erste Auflage 1879, Nachdruck 1886, 1890, 1896, 1903 und 1912).
  4. Gross, Hauger, Schröder, Wall (2012), S. 65.