In dieser Lerneinheit wollen wir mit der Berechnung von Lagerkräften beginnen.
Für ein optimales Verständnis hilft dir insgesamt 7 Videoclips zu dem Thema.
Berechnung von Lagerkräften – Grundlagen
Hierzu wenden wir die Gleichgewichtsbedingung in x-Richtung und y-Richtung sowie die Momentengleichgewichtsbedingung an. Die nachfolgende Vorgehensweise soll ich dir helfen, einen routinierten Ablauf zu erhalten, so dass du innerhalb der Prüfung keine Zeit verlierst.
Vorgehensweise: Berechnung von Lagerkräften
1.Schritt: Freischnitt
Zunächst musst du den betrachteten Körper/das Tragwerk von seiner Umgebung freischneiden. Damit trennst du das Tragwerk von seinen Auflagern und trägst dann die Lagerkräfte ab. Dazu solltest du wissen, welche Auflager gegeben sind und welche Kräfte die jeweiligen Auflager übertragen.
Ein Festlager überträgt zum Beispiel eine vertikale und eine horizontale Kraft.
Ein Loslager überträgt eine vertikale oder horizontale Kraft (je nachdem wie es angebracht ist).
Eine feste Einspannung überträgt eine vertikale und eine horizontale Kraft sowie ein Moment.
2.Schritt: Kräftezerlegung
Für jede Kraft, die einen Winkel aufweist, musst du zunächst eine Kräftezerlegung durchführen. Dazu bestimmst du für die gegebene Kraft den Winkel zur Horizontalen (falls nicht gegeben). Danach legst du die Kraft mit dem Anfangspunkt in ein Koordinatensystem und berechnest mittels Kosinus die x-Komponente und mittels Sinus die y-Komponente. Je nachdem in welche Richtung bzw. in welchem Quadranten die Ausgangskraft liegt, können die Kraftkomponenten in positive oder negative Achsenrichtung zeigen.
Du ersetzt nun die Kraft mit Winkel durch die beiden Kraftkomponenten 
und 
.
3.Schritt: Gleichgewichtsbedingungen anwenden
Nachdem du das Tragwerk von den Auflagern frei geschnitten hast und die Kraft/Kräfte (sofern vorhanden) in zwei Komponenten zerlegt hast, kannst du mit der Berechnung der unbekannten Lagerkräfte starten.
Alle horizontalen Kräfte gehen in die Gleichgewichtsbedingung in x-Richtung ein. Hierbei berücksichtigst du alle Kräfte die nach rechts zeigen positiv und alle Kräfte die nach nach links zeigen negativ.
Alle vertikalen Kräfte gehen in die Gleichgewichtsbedingungen in y-Richtung ein. Hierbei berücksichtigst du alle Kräfte die nach oben zeigen positiv und alle Kräfte die nach nach unten zeigen negativ.
Für die Momente gilt, dass diese in der Momentengleichgewichtsbedingung erfasst werden. Alle linksdrehenden Momente sind positiv, alle rechtsdrehenden Momente negativ zu berücksichtigen.
Videoclips: Lagerkräfte bestimmen
In den folgenden beiden Videoreihen zeige ich dir, wie du unbekannte Lagerkräfte unter Anwendung der drei Gleichgewichtsbedingungen bestimmen kannst.
Videoclip 1: Berechnung 1 von 3
Videoclip 2: Berechnung 2 von 3
Videoclip 3: Berechnung 3 von 3
Videoclip 4: Freischnitt
Videoclip 5: Horizontale Gleichgewichtsbedingung
Videoclip 6: Momentengleichgewichtsbedingung
Videoclip 7: Vertikale Gleichgewichtsbedingung
In den nachfolgenden Lerneinheiten findest du fünf Prüfungsaufgaben inklusive Lösungen zur Berechnung von Lagerkräften. Die nachfolgenden Aufgaben sind alle klausurrelevant bzw. waren bereits Bestandteil der staatlichen Physikprüfung. Du solltest deswegen alle Aufgaben mithilfe der obigen Schritte selbstständig durchrechnen. Die Lösung solltest du nur zur Hilfe nehmen, wenn du nicht weiter kommst. Berechne die Aufgaben so lange, bis du diese ohne Zuhilfenahme der Lösung berechnen kannst.
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