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Anwendung [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Bei einer rein elastischen Verformung werden die in den Randfasern auftretenden maximalen Spannungen ermittelt durch: mit: maximale Normalspannung: Biegemoment um die Bezugsachse: axiales Flächenträgheitsmoment. Schwingungsgleichung: Physikalisches Pendel - Physik. : maximaler senkrechter Abstand der Randfaser zur neutralen Faser und durch: mit: maximale Tangentialspannung ( Schubspannung): Torsionsmoment um die Bezugsachse: polares Flächenträgheitsmoment. : maximaler senkrechter Abstand der Randfaser zur neutralen Faser Die so ermittelten maximal auftretenden Spannungen werden mit den vom Werkstoff erträglichen Spannungen ( Festigkeit) verglichen, um zu überprüfen, ob der Balken versagt. Beispiele [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Anmerkung: Für nicht kreisförmige Querschnitte können zwar die polaren Widerstandsmomente berechnet werden. Sie besitzen jedoch wenig praktische Bedeutung, da die Verteilung der Torsionsspannung für derartige Querschnitte anderen Gesetzen unterliegt.
Es handelt sich bei dem obigen Stab um ein physikalisches Pendel, wenn die Auslenkung $\varphi$ sehr klein ist. Wird nun der Stab um den Winkel $\varphi$ nach links ausgelenkt (in Richtung der positiven $y$-Achse), so sorgt die rücktreibende Kraft $F_R$ dafür, dass das Pendel wieder in Richtung der Ruhelage schwingt (und darüber hinaus). Die rücktreibende Kraft ist der Auslenkung entgegengesetzt: Rücktreibende Kraft beim physikalischen Pendel Bei der rücktreibenden Kraft $F_R$ handelt sich dabei um eine Komponente der Gewichtskraft $F_G$. Diese greift im Schwerpunkt $S$ an und bewirkt ein Drehmoment bezüglich des Drehpunktes. LP – Das Trägheitsmoment. Die Komponente $F_A$ wird durch die Aufhängung kompensiert. Methode Hier klicken zum Ausklappen $F_R = -F_G \sin(\varphi)$ Rücktreibende Kraft Diese greift im Schwerpunkt $S$ an und bewirkt ein Drehmoment bezüglich des Drehpunktes: Methode Hier klicken zum Ausklappen $M = F_R \cdot s = -F_G \sin(\varphi) \cdot s$ Drehmoment Es muss unbedingt darauf geachtet werden, dass $s$ der senkrechte Abstand von der Kraft $F_R$ zum Bezugspunkt darstellt.
Ein physikalisches Pendel ist ein theoretisches Modell zur Beschreibung der Schwingung eines realen Pendels. Im Gegensatz zum mathematischen Pendel (Fadenpendel aus dem vorherigen Abschnitt) wird bei einem physikalischen Pendel die Größe und Form des Körpers mitberücksichtigt. Ein beliebig drehbar gelagerter Körper führt dann harmonische Schwingungsbewegungen aus, wenn nur minimale Auslenkungen vorliegen und der Luftwiderstand vernachlässigt werden kann. Physikalisches Pendel Wir betrachten die obige Grafik und befinden uns in der $y, z$-Ebene. Der Stab ist an einer Aufhängung befestigt, hängt also vertikal nach unten (in der Ruhelage). Diese Aufhängung stellt auch gleichzeitig den Drehpunkt bzw. die Drehachse dar. Die Drehachse kann man sich aus der Grafik herauskommend vorstellen ($x$-Richtung). Der Winkel $\varphi$ beschreibt die Auslenkung des Stabes in Bezug auf die Ruhelage. Die Gewichtskraft $F_G$ des Stabes ist vertikal nach unten gerichtet und greift im Schwerpunkt des Stabs an.
Zylinder: Länge = L; Radius = R; Dichte = rho (homogen) Koordinatenursprung im Schwerpunkt. Zylinderkoordinaten r, phi, l (l liegt in der Zylinderachse) Dann ist das gesuchte Massenträgheitsmoment: Packo Verfasst am: 10. März 2011 09:04 Titel: Sorry für meinen eigenen Buchstabensalat. Die letzte Zeile sollte heißen: In das Resultat kannst du dann noch die Masse rho*R²*L*pi einsetzen. franz Verfasst am: 10. März 2011 13:21 Titel: SO? Packo hat Folgendes geschrieben: Packo Verfasst am: 10. März 2011 13:26 Titel: franz, ja, genau so! Wäre schön, wenn du deinen Kommentar etwas ausführlicher gestalten könntest. Packo Verfasst am: 10. März 2011 14:26 Titel: Ich hab's jetzt nochmal durchgelesen: da ist mit dem LATEX ein Quadrat beim r verloren gegangen. Die Integrale ergeben J=rho(1/4*R^4*pi*L + 1/12*R^2*pi*L^3) und mit der Masse eingesetzt: J = M/12(3R² +L²) 1