Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage, die in der zugehörigen Vorlesung vermittelten, grundlegenden Begriffe und Naturgesetzlichkeiten zur Lösung elementarer Aufgabenstellungen der Starrkörperdynamik anzuwenden. Anhand solcher mathematischer Lösungen können Studierende konkrete Aussagen über das Verhalten elementarer mechanischer Systeme treffen, jene kritisch hinsichtlich Plausibilität überprüfen und gegebenenfalls Gültigkeitsbereiche der Lösungen erklären.

Insbesondere können Studierende

• Geschwindigkeit und Beschleunigung von beliebigen Systempunkten einer kinematischen Kette mit Gelenken gegenüber unterschiedlichen Bezugssystemen als Funktion gegebener Lagekoordinaten und deren Ableitungen ermitteln und diese als vektorielle Größen in unterschiedlichen Koordinatensystemen darstellen,
• für feste Körper den Zusammenhang zwischen Kräften und Bewegung mittels Schwerpunkt- und Drallsatz ermitteln, für Starrkörpersysteme die Bewegungsgleichungen bestimmen und lösen sowie die auftretenden Zwangskräfte ermitteln,
• die mechanische Energie eines Starrkörpersystems ermitteln und über den Zusammenhang von Energie, Arbeit und Leistung die Bewegungsgleichung für Systeme mit einem Freiheitsgrad aufstellen,
• das Verhalten von Kreiseln und rotierenden Maschinenteilen analysieren, insbesondere im Zusammenhang mit statischer und dynamischer Unwucht,
• die elementare Stoßtheorie auf ebene Systeme starrer Körper anwenden,
• für schwingungsfähige Systeme mit einem Freiheitsgrad die Bewegungsgleichung aufstellen und linearisieren, sowie das Verhalten eines solchen freien bzw. harmonisch erregten Systems analysieren.

In den Übungseinheiten werden zum Inhalt der zugehörigen Vorlesung passende Übungsaufgaben gelöst. Wesentliche Bestandteile eines jeden Lösungsprozesses sind dabei das Auffinden geeigneter physikalischer Ansätze, deren mathematische Umsetzung und Behandlung, die physikalische Interpretation der mathematischen Lösungen, sowie die kritische Auseinandersetzung mit den ermittelten Ergebnissen.

Die Studierenden sollen anhand der elementaren Aufgabenstellungen die Notwendigkeit eines fundierten theoretischen Wissens aus dem Stoffgebiet der Dynamik erkennen, sodass aufbauend auf den erlernten Grundgesetzen durch deren geeignete Kombinationen auch Lösungsstrategien für komplexere Problemstellungen entwickelt werden können.

Rechenübung

Die Studierenden sind aufgefordert, selbstständig Lösungswege zu den Übungsbeispielen zu erarbeiten und erhalten dabei Hilfestellung von dem_der Vortragenden. Tutor_innen begleiten die Übungseinheiten, um die Studierenden beim Auffinden korrekter Lösungen zu unterstützen und auftretende Fragen individuell zu beantworten. Zu jedem der Beispiele wird ein möglicher Lösungsweg gezeigt, wobei Querverbindungen zu den theoretischen Grundlagen hergestellt und auch alternative Lösungsstrategien aufzeigt werden.

Abhaltung der UE im Wintersemster 2023:

• die Übungseinheiten finden in Präsenz und in Kleingruppen statt
• Gemeinsames Arbeiten und Diskussionen unter den Teilnehmer_innen sind explizit erwünscht!
• zusätzliches Lehrmaterial wird auch online zur Verfügung gestellt
• ergänzende Literatur (z.T. online verfügbar) mit weiteren Beispielen wird angegeben
• zwei schriftliche Tests und ein Ersatztest

Eine Vorbesprechung zur UE findet am Dienstag, den 3. Oktober 2023, von 14:00-15:00 Uhr im Freihaus Hörsaal 1 (im Rahmen der zugehörigen VO) statt.
Eine Teilnahme an der Vorbesprechung wird auch per Live-Stream möglich sein:
Link zum Live-Stream

Für die Teilnahme an der Übung ist die Anmeldung zur LVA sowie zu einer Kleingruppe verpflichtend.
Aus administrativen Gründen ist es nach Ende der Gruppenanmeldung nicht mehr möglich, die Kleingruppe zu wechseln.

In den Kleingruppen besteht Anwesenheitspflicht (siehe Abschnitt Leistungsnachweis).

Die Anmeldung zur LVA erfolgt ausschließlich über TISS. Damit werden Sie automatisch in den TUWEL-Kurs der Übung eingeschrieben.

Der weitere Verlauf der Übung wird über TUWEL administriert.

Individuelle organisatorische Fragen richten Sie bitte ausschließlich an mechanik2ue@tuwien.ac.at.

Individuelle fachliche Fragen können Sie während des Semesters in den Fragestunden an unsere Tutoren stellen.

Die Beurteilung setzt sich aus zwei Elementen zusammen:

1. Anwesenheit:

Für einen positiven Abschluss der Lehrveranstaltung ist die Anwesenheit und aktive Mitarbeit bei mindestens 8 Übungseinheiten erforderlich.

Dies betrifft die in den Kleingruppen abgehaltenen Übungseinheiten zu den entsprechenden Terminen (die Einheiten "Vorbesprechung - Organisatorisches" zu Beginn des Semesters sowie Übungs- und Ersatztests sind davon ausgenommen).

2. Übungstests:

Die Feststellung der Note erfolgt aus zwei Übungstests, welche den jeweils bis dahin durchgenommenen Stoff der Übungen umfassen. Die Testdauer beträgt jeweils 60 Minuten, Hilfsmittel wie Taschenrechner, Formelsammlung, Skriptum etc. sind dabei nicht zugelassen. Es können pro Test sieben Punkte erreicht werden, das heißt insgesamt 14 Punkte, wobei sieben Punkte für eine positive Beurteilung der UE erforderlich sind.

Im Falle der Versäumnis eines Übungstests oder einer negativen Beurteilung der Übung aus beiden Tests, kann der Ersatztest (Dauer: 60 Minuten, über den gesamten Stoff der UE) absolviert werden, welcher den versäumten oder schlechteren der beiden Tests ersetzt.

Für eine positive Beurteilung müssen auf dem Lösungsblatt für die einzelnen Aufgaben folgende Punkte dokumentiert werden:

1. Alle für die Lösung der Aufgabe notwendigen physikalisch-mathematischen Ansätze inklusive der für das Verständnis des jeweiligen Ansatzes anzufertigenden Skizzen.
2. Die wesentlichen Schritte des Lösungswegs.
3. Das Endergebnis, ausgedrückt durch die in der Angabe gegebenen Größen (sofern in der Angabe nicht anders gefordert).

Zu beachten sind darüber hinaus folgende Punkte:

• Ein Endergebnis wird nur gewertet, wenn der physikalische Ansatz vollständig und richtig ist.
• Die richtige mathematische Behandlung der Gleichungen wird vorausgesetzt, hierfür werden keine Punkte vergeben. Jene muss daher nur in den wesentlichen Schritten nachvollziehbar und nicht im Detail am Lösungsblatt dokumentiert sein. Andererseits gilt, dass ohne die korrekte mathematische Behandlung keine Lösung der Aufgabe möglich ist.
• Die ermittelten Lösungen müssen dimensionsrichtig und plausibel sein.
• Aufgaben, die erfolgreiche Lösungen vorausgehender Teilaufgaben erfordern, werden nur dann gewertet, wenn auch die vorausgehenden Teilaufgaben korrekt gelöst wurden (entsprechende Grundfertigkeiten müssen unbedingt beherrscht werden).
• Die Aufteilung der Punkte erfolgt nach Schwierigkeitsgrad und Gewichtung der einzelnen Fragestellungen.

Übungs- und Ersatztest sind zu folgenden Terminen vorgesehen:

1. Übungstest: Mittwoch, 22.11.2023, 18:00 Uhr
2. Übungstest: Mittwoch, 24.01.2024, 18:00 Uhr
Ersatztest:      Freitag, 16.02.2024, 10:00 Uhr

Weitere Details werden im TUWEL-Kurs der LVA bekannt gegeben.

Lehrunterlagen:

Die Angaben der Übungsbeispiele stehen für Sie im TUWEL-Kurs als Download zur Verfügung und können auch in gedruckter Form während der Sekretariatssprechstunden am Institut erworben werden - Preis: 2€.

Die Lösungen zu den Beispielen werden sukzessive im TUWEL-Kurs freigeschalten.

Weiterführende Literatur:
Gamer, U.; Mack, W.:
Mechanik – Ein einführendes Lehrbuch für Studierende der technischen Wissenschaften. Springer Verlag Wien, 1999. ISBN: 3-211-82854-0.
Parkus, H.:
Mechanik der festen Körper. Springer, 2005. ISBN: 978-3-211-80777-4.
Magnus, K.; Müller-Slany H.H.:
Grundlagen der Technischen Mechanik. Teubner Stuttgart, 2006. ISBN: 978-3-8351-0007-7.
Müller-Slany H.H.:
Aufgaben und Lösungsmethodik Technische Mechanik. Springer Wiesbaden, 2018. ISBN: 978-3-658-22419-6.
Lehmann, T.:
Elemente der Mechanik: 3. Kinetik. Vieweg Braunschweig, 1977. ISBN: 3-528-19197-X.
Lugner, P.; Desoyer, K,: Novak, A.:
Technische Mechanik – Aufgaben und Lösungen, Springer Verlag Wien, 1992. ISBN: 3-211-81717-4.
Gross, D.; Hauger, W.; Schröder, J. ; Wall, W. A.:
Technische Mechanik 3: Kinetik. Springer Berlin Heidelberg, 2019. ISBN: 978-3-662-59550-3.
Gross, D.; Ehlers, W.; Schröder, J.; Müller, R.:
Formeln und Aufgaben zur Technischen Mechanik 3: Kinetik, Hydrodynamik. Springer Berlin Heidelberg, 2019. ISBN: 978-3-662-59681-4.

Besuch der Vorlesung 309.020 Mechanik 2 möglichst im selben Semester.