1. Spannung
Du kennst das bestimmt: Du stemmst Gewichte im Fitnessstudio. Was passiert in deinem Körper? Genau, deine Muskeln werden beansprucht. In der Technischen Mechanik ist es ganz ähnlich. Nur dass wir hier nicht von Muskeln sprechen, sondern von Bauteilen und Strukturen.
Spannung ist das Zauberwort. Sie beschreibt, wie stark ein Bauteil/Körper im Inneren beansprucht wird, wenn von außen Kräfte auf ihn wirken. Sozusagen der Muskelkater der Technik.
Kannst du dir vorstellen, wie ein Balken unter Zugkraft aussieht? Er wird sich in die Länge ziehen, richtig? Im inneren Querschnitt des Balkens wirken dabei Spannungen. Diese Spannungen versuchen den Balken zu zerreißen.
Genau, der Balken bricht. Deswegen ist es wichtig, die Spannungen in Bauteilen zu berechnen und zu verstehen. So können wir sicherstellen, dass Brücken, Gebäude und andere Konstruktionen stabil und sicher sind.
Übrigens: Spannungen gibt es nicht nur bei Zug und Druck, sondern auch bei Biegung, Torsion und Scherung. In der Technischen Mechanik 1 haben wir uns schon mit Schnittgrößen beschäftigt. Jetzt gehen wir noch einen Schritt weiter und zerlegen die inneren Kräfte in Spannungen.
Die Spannung \(\sigma\) berechnet man ganz einfach mit der Formel:
F ist die Kraft und A die Fläche. Die Einheit der Spannung ist N/m2 (Pascal) oder MPa.
In der Mechanik wird häufig die Einheit 1 N/mm2 = 1MPa verwendet.
Jetzt bist du dran. Spann deine grauen Zellen an und beantworte diese Fragen:
- Welche verschiedenen Arten von Spannungen gibt es?
- Wie kann man Spannungen berechnen?
- Welche Faktoren beeinflussen die Spannungsverteilung in einem Bauteil?
Tipp: In den nächsten Kapiteln gehen wir noch genauer auf diese Themen ein. Also, stay tuned!