Lehrgang Technische Hilfeleistung – Verkehrsunfall – (F-TH-VU) „Mechanik (Physikalische Grundlagen)“

Grundlagen der Mechanik Die Mechanik ist ein Teilgebiet der Physik, die sich mit der Bewegung von Körpern und deren Ursachen befasst. Bei der Feuerwehr begegnen wir der Mechanik u.a. beim Ziehen und Heben von Lasten, Einsatz hydraulischer Rettungsgeräte, Druckaufbau in Pumpen, Rückstoß am Strahlrohr F-TH-VU

Grundlagen der Mechanik – Physikalische Größen – Formelzeichen Einheiten Einheitszeichen Länge l Meter m Masse Kilogramm kg Zeit t Sekunde s Kraft F Newton N Geschwindigkeit v - m/s Beschleunigung a m/s2 Druck p Pascal Pa F-TH-VU

Grundlagen der Mechanik – Masse – Die Masse ist die in einem Körper enthaltene Materiemenge. Sie ist eine charakteristische Größe. Sie beschreibt, die Schwere als Eigenschaft eines Körpers von der Erde angezogen zu werden, Trägheit als Eigenschaft eines Körpers sich einer Geschwindigkeitsänderung zu widersetzen. Die Masse ist überall gleich, sie ist ortsunabhängig. Ihre Maßeinheit ist Kilogramm [kg]. F-TH-VU

Grundlagen der Mechanik – Kraft – Kräfte sind unsichtbar, nur ihre Wirkungen sind zu erkennen. Kräfte bewirken bei fest eingespannten Gegenständen, eine Formänderung, bei losen Gegenständen, eine Lage- oder Bewegungsänderung. Die Wirkung einer Kraft ist abhängig von: der Größe (Betrag) der Richtung dem Angriffspunkt F-TH-VU

Grundlagen der Mechanik – Kraft – Die Ursache einer Bewegung oder Bewegungsänderung ist immer eine Kraft. Die Maßeinheit der Kraft ist Newton. Diese Einheit ergibt sich aus Masse mal Beschleunigung. Kraft = Masse ▪ Beschleunigung F = m ▪ a [N] = [kg] ▪ [m/s²] Mit diesem Zusammenhang lassen sich alle Kräfte beschreiben. F-TH-VU

Grundlagen der Mechanik – Gewichtskraft – Die Gewichtskraft ist die Kraft, mit der ein Körper von der Erde angezogen wird. Gewichtskraft = Masse ▪ Erdbeschleunigung FG = m ▪ g [N] = [kg] ▪ [m/s²] Erdbeschleunigung (Gravitation) g = 9,81 m/s². Für unsere Berechnungen g = 10 m/s². Die Masse von 1 kg entspricht einer Gewichtskraft von 10 N. F-TH-VU

Grundlagen der Mechanik – Hebel – F1 F2 Lastarm l1 Kraftarm l2 einseitiger Hebel Abb. 1 F1 F2 Lastarm l1 Kraftarm l2 zweiseitiger Hebel Abb. 2 F-TH-VU

Grundlagen der Mechanik – Hebelgesetz – Last ▪ Lastarm = Kraft ▪ Kraftarm F1 ▪ l1 = F2 ▪ l2 [N] ▪ [m] = [N] ▪ [m] Last F1 Kraft F2 Lastarm l1 Kraftarm l2 F1 = F2  l2 l1 F2 = F1  l1 l2 l1 = F1 l2 = F2 F-TH-VU

Grundlagen der Mechanik – Hebelgesetz – Beispiel Bei Annahme, dass der Schwerpunkt mittig liegt FHub = ½ FG da Kraftarm l2 doppelt so groß wie Lastarm l1 ist FHUB = F2 FG = F1 l1 l2 Abb. 3 F-TH-VU

Grundlagen der Mechanik – Hebelgesetz – Übungsaufgabe Welche Last kann man mit dem abgebildeten Hebebaum angehoben werden? Last = ? Kraft = 800 N 20 cm 280 cm Abb. 4 F-TH-VU

Grundlagen der Mechanik – Hebelgesetz – Übungsaufgabe Diese Schubkarre hat eine Gesamtmasse von 100 kg. Wie groß ist die Kraft F2, die Sie aufwenden müssen, um die Schubkarre an den Griffen anzuheben? F2 37 cm 100 cm Abb. 5 F-TH-VU

Grundlagen der Mechanik – Druck – Druck entsteht immer dann, wenn eine Kraft auf eine Fläche wirkt. Druck = Kraft / Fläche p = F / A [Pa] = [N] / [m²] 1 bar = 100.000 Pa = 100.000 N/m² 1 Pa = 0,00001 bar = 1 N/m² 1 N/m² = 0,00001 bar = 1 Pa F p A Abb. 8 F-TH-VU

Grundlagen der Mechanik Abbildungsverzeichnis Hessische Landesfeuerwehrschule Abb. 1 bis Abb. 8 F-TH-VU