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Aufgabenstellung:

Abbildung

Ein homoqener Keil mit konstanter Tiefe und der Masse ist auf 6 Federn aleiche Steifigkeit gelagert. Die Federn haben jeweils gleichen Abstand voneinander.

Die Feder 3 wird aufarund der Gewichtskraft des Keils und der auf der rechten Seite des Keils angreifenden Kraft um die Strecke zusammengedrückt.

Berechnen Sie die dafür benötigte Kraft

Gegeben:

Lösungsweg:

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Als generalisierte Koordinaten wird die Verschiebung (positiv nach oben) und die Verdrehung (positiv entgegen dem Uhrzeigsinn) der Mitte der Last gewählt. Die Verschiebungen der Federn (positiv nach oben) werden dann als Funktionen dieser Koordinaten geschrieben:

Die Arbeit der äußeren Kräfte an den generalisierten Koordinaten ist

mit:

    (Schwerpunkt der Dreieckslast bei

Die in den Federn gespeicherte potentielle Energie ist

nach Einsetzen der generalisierten Koordinaten

Aus dem Arbeitssatz erhält man dann

  und 

da ( und )

Die Verformung und die daraus zu bestimmende Kraft ergeben sich damit zu

Lösung: