Alfred Böge

Dieses Standardlehrwerk unterstützt mit aussagekräftigen Bildern und verständlichem Text Lehrende und Lernende in der technischen Ausbildung und wurde durch jahrelang erprobte Unterrichtspraxis an Technikerschulen, Fachoberschulen und Fachgymnasien immer wieder didaktisch und methodisch verbessert. In der nun vorliegenden 35. Auflage wurde vor allem die Möglichkeit der zeichnerischen Lösung von Aufgaben hervorgehoben, die Wärmespannung ergänzt und es wurden neue Übungen integriert, u. a. zur Backenbremse und Reißlänge.

Dieses Buch mit über 900 Aufgaben und Verständnisfragen ist ein Element des 4-teiligen Lehr- und Lernsystems Technische Mechanik. Es unterstützt die Vertiefung und Anwendung des in der technischen Ausbildung erlernten Wissens und ist Ihr Begleiter in der erfolgreichen Prüfungsvorbereitung. Die aktuelle 26. Auflage wurde neben allgemeinen Korrekturen und Verbesserungen vor allem um Aufgaben zum schrägen Wurf, dem Dynamischen Grundgesetz sowie zur Reißlänge erweitert. Ebenso gibt es neue Aufgaben u. a. zu Wärmespannungen, den Hertzschen Gleichungen und zur Knickbeanspruchung.

Dieses Buch liefert als Teil des Lehr- und Lernsystems Technische Mechanik die ausführlichen Lösungen zur 26. Auflage der Aufgabensammlung und vervollständigt das 4-teilige System um das Lehrbuch als Basiswerk und die Formelsammlung. Detaillierte Lösungswege der über 900 Aufgaben umfassen analytische und trigonometrische Vorgehensweisen und helfen zielsicher beim Selbststudium. In der aktuellen Auflage wurden zudem einige zeichnerische Lösungen ergänzt, um das Verständnis der Mechanik und die eigenen Lernerfolge zusätzlich zu erweitern. Außerdem lassen sich anhand der Lösungsvorlagen z. B. Excel-Arbeitsblätter entwickeln, um Berechnungen mit variablen Ausgangswerten durchzuführen und zu visualisieren.

Diese Formelsammlung mit einem ausführlichen Glossar führt schnell und sicher zum Auffinden der benötigten Formeln und erklärt kurz und prägnant viele wichtige Begriffe aus der Technischen Mechanik. Dieses Buch ist ein Element des 4-teiligen Lehr- und Lernsystems Technische Mechanik mit dem Lehrbuch als Basiswerk, der Aufgabensammlung und dem Lösungsbuch mit ausführlichen Lösungen. Die aktuelle 28. Auflage wurde vornehmlich in den Bereichen des Zentralen Kräftesystems, des Drei-Kräfte-Verfahrens, der Volumenausdehnung flüssiger Stoffe sowie Flächenmomente, Widerstandsmomente und Trägheitsradien erweitert. Zudem wurde die Dynamik um den freien Fall mit Luftwiderstand ergänzt und das Ritter'sche Schnittverfahren abgerundet.

Das Werk "Technologie/Technik" besteht aus einem Lehrbuch und einer Formelsammlung. Es enthalt die Unterrichtsgegen- stande von Kursen des Faches Technik an Fachgymnasien und Fachoberschulen mit dem Schwerpunkt Metalltechnik. Behandelt werden die Themenkreise Statik, Dynamik, Festigkeitslehre, Werkstoffkunde, Fertigungsverfahren, Maschinenelemente, Ein- fuhrung in die Steuerungstechnik und Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen (ab 5. Auflage). Die Formelsammlung ist wie das Lehrbuch gegliedert und enthalt die wichtigsten Gleichungen aus den Kursinhalten, daneben die erforderlichen Tabellen, Diagramme und zweckmassig gestaltete Auszuge aus Maschinenbaunormen. Der Lehrer wird die FormeI- sammlung ohne Bedenken fur die schriftlichen Prufungsarbeiten zulassen koennen. Neben Lehrbuch und Formelsammlung liegt die Aufgabensamm- Jung mit Loesungsteil und einem Abschnitt "Loesungsbeispiele fur Mikrocomputer" vor. Bei der Auswahl der Themenkreise und bei der inhaltlichen Aus- formung haben viele Kollegen durch wertvolle Hinweise und Anregungen mitgeholfen. I n diesem Zusammenhang danke ich besonders Herrn Studiendirektor Ralf Labert, Braunschweig. Braunschweig, Juli 1988 Alfred Boege VI Inhaltsverzeichnis Mechanik I. Statik starrer Koerper in der Ebene Formelzeichen und Einheiten ...... . . . . ....... ........... ...... ...... . .

Ohne physikalische Grundlagen lassen sich die Hintergründe für technische Vorgänge nicht verstehen. Dieses bewährte Lehr-, Lern- und Arbeitsbuch umfasst die physikalischen Themen, die für die technische Ausbildung gebraucht werden. Der Aufbau ist übersichtlich und das didaktische Konzept der Zweispaltigkeit überzeugend. In der linken Spalte steht der Lehrtext und rechts daneben werden die Lehrinhalte durch Rechnungen und Zeichnungen erläutert und visualisiert. Das theoretische Wissen wird durch Aufgaben gefestigt und kann durch die Lösungen kontrolliert werden. Alle wichtigen Gleichungen sind am Ende des Buches in einer Formelsammlung zusammengefasst. In der 11. Auflage wurden ein Kapitel zur Atomphysik ergänzt, ein Beitrag zur Supraleitung aufgenommen und wichtige Leserzuschriften berücksichtigt.

Das Werk Technologie/Technik besteht aus einem Lehrbuch und einer Formelsammlung. Es enthält die Unterrichtsgegenstände von Kursen des Faches Technik an Fachgymnasien und Fachoberschulen mit dem Schwerpunkt Metalltechnik. Die Formelsammlung ist wie das Lehrbuch gegliedert und enthält die wichtigsten Gleichungen aus den Kursinhalten, daneben die erforderlichen Tabellen, Diagramme und zweckmäßig gestaltete Auszüge aus Maschinenbau-Normen. Der Lehrer wird die Formelsammlung ohne Bedenken für die schriftlichen Prüfungsarbeiten zulassen können.

Band 1 der bewahrten Arbeitshilfen beinhaltet alle wichtigen Themengebiete zu den Grundlagenfachern eines technischen Studiums. Die verwendeten Formeln sind stets durch Abbildungen und erlauternde Hinweise effektiv und in verstandlicher Form dargestellt. Etliche Diagramme werden durch Ablesebeispiele transparent gemacht. Im Teil Werkstofftechnik wird das neue Bezeichnungssystem fur Stahle und Kupferlegierungen erlautert.

Das Werk Technologie/Technik besteht aus einem Lehrbuch und einer getrennt erhältlichen Formelsammlung. Es enthält die Unterrichtsgegenstände von Kursen des Faches Technik an Fachgymnasien und Fachoberschulen mit dem Schwerpunkt Metalltechnik. Formelsammlung und Lehrbuch sind aufeinander abgestimmt. Das Lehrbuch enthält die Grundlagen des Faches Technologie/Technik mit zahlreichen Beispielen.

Die Bände Arbeitshilfen und Formeln für das technische Studium helfen Schülern und Studenten an Technischen Lehranstalten im Unterricht und beim Selbststudium. Arbeitshilfen Konstruktion enthält die für die Fächer Konstruktionslehre und Maschinenelemente notwendige Tabellen und Formeln in einer neutralen Darstellung ohne Anlehnung an ein Lehrbuch. Damit ist es vor allem für Studierende geeignet, die andere Quellen zur Begleitung der Vorlesung nutzen (Skripten), aber zum Nachschlagen eine übersichtliche Formel- und Tabellensammlung brauchen.

Mit diesem Lexikon Technik, von Fachleuten aus Lehre und Industrie erarbeitet, konnen sich SchUler und Studierende der Berufsbildenden Schulen, Fachschulen und Fachhochschulen, Meister, Techniker und Ingenieure schnell fachertibergreifend tiber technische Begriffe, Fachinhalte und Verfahren informieren. Das Lexikon Technik enthalt etwa 4800 Stichworter mit wichtigen Sachverhalten aus den Fachbereichen Betriebswirtschaft, Chemie, CNC-Technik, Datentechnik, Elektro- nik, Elektrotechnik, Fertigungsmaschinen, Fertigungstechnik, Fordertechnik, Kraft- und Arbeitsmaschinen, Maschinenelemente, Mathematik, Physik, Robotertechnik, Steuerungs- und Regelungstechnik, Technische Mechanik, Technische Warmelehre und Werkstofftechnik. Nach jedem Stichwort mit der englischen Ubersetzung gibt die Definition eine Ubersicht tiber den Sachverhalt. Dann folgen die Erlauterungen, wenn notig mit Formeln, Zeichnungen, Beispielen, Verwendungshinweisen, Tabellen und DIN-Nor- men. Am Ende sind in Klammem Verweis-Stichworter angegeben, die zu zusatzlichen Informationen ftihren. Die englischen Ubersetzungen der Stichworter werden im Anhang des Buches in alphabetischer Reihenfolge aufgeftihrt mit dem deutschen Ausdruck zum Nachschla- gen. Herausgeber, Autoren und Verlag haben sich in enger Zusammenarbeit bemtiht, Schtilem, Studierenden und Praktikem eine wertvolle Hilfe ftir ein erfolgreiches Arbeiten zu geben. Alfred Boge Braunschweig, November 1996 Benutzerhinweise 1. Verweis-Stichworter sind mit Pfeil (- gekennzeichnet und stehen immer in Klammem am Ende der Erlauterungen. 2. Wegen der besseren Lesbarkeit wird innerhalb der Stichworttexte auf Verweispfeile verzichtet. Die meisten der in den Erlauterungen verwendeten Fachworter sind selbst Stichworter und konnen nachgescblagen werden, wie das folgende Beispiel zum Stichwort Netzwerk zeigt: Netzwerk (network) -- Stichwort mit englischer Ubersetzung.

Das Buch ist Lehr- und Nachschlagewerk für alle, die in der Ausbildung oder in der Praxis mit der Herstellung oder Entwicklung von technischen Gebilden aus Blech zu tun haben. Es kann daher den Facharbeitern, Technikern und Ingenieuren ebenso empfohlen werden wie den Auszubildenden der entsprechenden Berufe und den Studierenden an Technikerschulen, Fachhochschulen und Univer­ sitäten. Zum Buch ist eine 5 1/4" Diskette erhältlich . mit wichtigen Berechnungspro­ für Blechabwicklungen und Blechzuschnitte. So werden die grammen Grundlagen im Buch durch Berechnungsprogramme für die Praxis optimal ergänzt. Braunschweig, Januar 1992 Alfred Böge VI Inhaltsverzeichnis I Grundlagen der Blechabwicklungen 1 Zeichnerische Fertigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 1 Errichten des Lotes auf einer Geraden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 2 Errichten des Lotes in einer Blechecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 3 Errichten des Lotes im Endpunkt einer Strecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1. 4 Halbieren einer Strecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1. 5 Halbieren eines Winkels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1. 6 Fällen eines Lotes auf eine Gerade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. 7 Dreiteilen eines rechten Winkels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. 8 Dreiteilen eines beliebig spitzen Winkels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. 9 Mittelpunktsbestimmung im Kreis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1. 10 Tangente an einen Kreis im gegebenen Punkt anlegen . . . . . . . . . . . .. 4 1. 11 Tangente an einen Kreis von einem gegebenen Punkt aus anlegen. . . 5 1. 12 Tangente an einen Kreis ohne Mittelpunkt anlegen . . . . . . . . . . . . . . . 5 1. 13 Tangenten an zwei gegebene Kreise anlegen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1. 14 Teilen einer Strecke in gleich große Teile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1. 15 Parallelen zu Geraden und Bögen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1. 16 Zeichnen flacher Kreisbögen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1. 17 Teilen eines Kreisumfanges. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 . . . . . . . . . 1. 18 Konstruktion der wichtigsten Flächenformen . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 . . . .

Das "Lehr- und Lernsystem Mechanik und Festigkeitslehre" wird mit diesem Heft er weitert. Aufbauend auf den didaktisch reduzierten Darstellungen bestimmter Inhalte im Lehrbuch erfahrt der Studierende, wie diese physikalisch -technischen Probleme ingenieur miifl, ig mit Hilfe der Differential-und Integralrechnung zu behandeln sind. Wie im Lehr buch werden auch hier die einzelnen Lernschritte griindlich erarbeitet. Vor aHem KoHegen aus Schulformen, in denen die Anfange der hi: iheren Mathematik behandelt werden, haben mich zu dieser Arbeit angeregt. Braunschweig, im Miirz 1983 Alfred Edge Zur Benutzung des Buches 1. Die Angabe "Lehrbuch Abschnitt..." verweist auf den betreffenden Abschnitt im Lehrbuch, Mechanik und Festigkeitslehre" des Lehr- und Lernsystems (Verlag Friedr. Vieweg & Sohn, BraunschweigjWiesbaden). 2. Die Angabe, AH 1, ... " bei Fragen aus der hi: iheren Mathematik verweist auf das Buch "Arbeitshilfen und Formeln fUr das technische Studium," Band 1, Grundlagen (Verlag Friedr. Vieweg & Sohn, BraunschweigjWiesbaden). III Inhaltsverzeichnis 1 Aus der Dynamik ..................................... . 1.1 Einftihrung, Geschwindigkeits-und Beschleunigungsbegriff ............ . 1.2 Gegeniiberstellung der GraBen und Funktionen der Bewegungslehre mit den Begriffen der Infinitesimalrechnung. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 4 . . . 1.3 Weg als Zeitintegral der Geschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 7 . . . . 1.4 Beispiele aus der Bewegungslehre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 8 . . . . . 1.5 Aufgaben aus der Bewegungslehre .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 12 . . . . . 1.6 Das dynamische Grundgesetz flir die Drehbewegung und die Definitionsgleichung der Tragheitsmomente . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 14 . . . . 1. 7 Beispiele fur die Herleitung von Formeln zur Berechnung von Tragheitsmomenten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 15 . . . . . . . . 1.8 Aufgaben zu Tragheitsmomenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 18 . . . . . . 2 Aus der Festigkeitslehre .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 19 . . . . . . 2.1 Zug-und Druckstabe gleicher Spannung .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 19 . . . . 2.2 Definition des axialen Flachenmomentes 2. Grades. . . . . . . . . . . . .. . . 22 . ."

In der Techniker- und Ingenieurausbildung behandelt man mit Recht bestimmte Bereiche der Physik in besonderen Fächern, z. B. die Statik, die Festigkeitslehre und die Elektrotechnik. Dort werden die physikalischen Sachverhalte auf technische Aufgaben­ stellungen zugeschnitten und besondere Verfahren zur Rationalisierung des Lösungsweges entwickelt. Im vorliegenden Physikbuch für Technikerschulen mußten daher drei Forderungen bei der Stoffauswahl und Gestaltung beachtet werden, die sich zum Teil entgegenstehen: 1. Zulässig sind nur solche Überschneidungen im Stoff, die aus metho­ dischen Gründen erforderlich sind. Das gilt z. B. für die Begriffe Ge­ schwindigkeit, Beschleunigung, Arbeit, Energie. In solchen Fällen wurden die größeren Zusammenhänge herausgearbeitet, z. B. bei der Behandlung der Vektoren. Trotzdem wird der Physiklehrer im Stoff des Abschnitts "Mechanik fester Körper" noch auswählen müssen. Das ist unerläßlich, wenn weniger als 120 Unterrichtsstunden zur Verfügung stehen und die Zeit für die Behandlung der Wärmelehre, Schwingungs- und Wellen­ lehre noch ausreichen soll. 2. Im Fach Physik müssen auch diejenigen Erkenntnisse vermittelt werden, die zwar zum Fundament der speziellen Unterrichtsfächer gehören, dort aber aus zeitlichen oder methodischen Gründen schon vorauszusetzen sind. Hier steht die Physikausbildung ganz im Dienste der tieferen Einsicht, die über die Fächergrenzen hinausreicht. 3. Trotz der vorstehenden Forderungen muß auch der Physikunterricht dem Studierenden ein Ausbildungsziel zeigen, das nach allen Seiten hin und in jedem Zeitpunkt erkennbar ist. In diesem Sinne ist gerade der Physik­ lehrer an der Technikerschule berufen, die Allgemeinbildung seiner Schüler zu vervollkommnen. Lehrer und Studierende stehenim Physikunterricht vor einer der schwersten Aufgaben in der Technikerausbildung.