Darstellung der 3 Freiheitsgrade eines Körpers im ebenen Fall

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Riza Demir | TU Hamburg
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Ist der Körper frei beweglich, können diese Bewegungen auch tatsächliche ausgeführt werden. Ist der Körper, wie in statischen Systemen, über Lager mit der Umgebung verbunden, sind einige oder alle Freiheitsgrade eingeschränkt. Um die Bewegungsmöglichkeiten zu verhindern, wirken dann entsprechende Kräfte und Momente in den Lagerungen.

Oft kann ein reales räumliches System als ein ebenes System modelliert werden. Dies ist immer dann möglich, wenn nur die Bewegung in einer Ebene interessiert, wie es z.B. in vielen Fällen im Motorsport der Fall ist (fliegende Autos kommen vor, aber zum Glück nicht so oft). Du kannst dir sicherlich vorstellen, dass das Auto auf dem folgenden Bild eine Mischung aus Rotations- und Translationsbewegungen in zwei Richtungen ausgeführt hat, bevor es in der gezeigten Position angekommen ist. Die Spuren sprechen ein eindeutige Sprache. Warum kann das System als ein ebenes System modelliert werden?

In Richtung der Gewichtskraft passiert in diese Szene nichts Entscheidendes. Nur die Bewegung entlang der Asphaltoberfläche ist interessant. Und genau das ist die Ebene, in der die interessanten Kräfte (Antriebskraft, Reibkräfte) wirken. Also lässt sich das System als ebenes System abbilden.

Das Formel-1-Beispiel ist ein Beispiel für ein ebenes System, in dem sich der Körper frei bewegen, also auch alle drei Freiheitsgrade 'nutzen' kann.

Beim Bar-Schild aus Budapest ist das anders. Auch hier handelt es sich um ein ebenes System (wenn wir den Einfluss von Windkräften vernachlässigen): Die Schildebene ist diejenige Ebene, in der Kräfte wirken. Das ist zum einen die Gewichtskraft. Zum anderen sind es die Reaktionskräfte in der Befestigung an der Wand.