Lehrgang Technische Hilfeleistung Verkehrsunfall FTHVU Mechanik Physikalische Grundlagen

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 2

Grundlagen der Mechanik – Physikalische Größen Größe Formelzeichen Einheitszeichen Länge l Meter m Masse m Kilogramm kg Zeit t Sekunde s Kraft F Newton N Geschwindigkeit v - m/s Beschleunigung a - m/s 2 Druck p Pascal Pa F-TH-VU 3

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 4

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 5

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 6

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 7

Grundlagen der Mechanik – Hebel F 1 einseitiger Hebel F 2 Lastarm l 1 Kraftarm l 2 Abb. 1 F 2 zweiseitiger Hebel Lastarm l 1 Kraftarm l 2 Abb. 2 F-TH-VU 8

Grundlagen der Mechanik – Hebelgesetz Last ▪ Lastarm = Kraft ▪ Kraftarm F 1 ▪ l 1 = F 2 ▪ l 2 [N] ▪ [m] = [N] ▪ [m] Last F 1 = F-TH-VU F 2 l 1 Kraft F 2 = F 1 l 2 Lastarm l 1 = F 2 l 2 F 1 Kraftarm l 2 = F 1 l 1 F 2 9

Grundlagen der Mechanik – Hebelgesetz – Beispiel Bei Annahme, dass der Schwerpunkt mittig liegt FHub = ½ FG da Kraftarm l 2 doppelt so groß wie Lastarm l 1 ist FG = F 1 l 2 FHUB = F 2 Abb. 3 F-TH-VU 10

Grundlagen der Mechanik – Hebelgesetz – Übungsaufgabe Welche Last kann man mit dem abgebildeten Hebebaum angehoben werden? Last = ? 20 cm Kraft = 800 N 280 cm Abb. 4 F-TH-VU 11

Grundlagen der Mechanik – Hebelgesetz – Übungsaufgabe Diese Schubkarre hat eine Gesamtmasse von 100 kg. Wie groß ist die Kraft F 2, die Sie aufwenden müssen, um die Schubkarre an den Griffen anzuheben? F 2 Abb. 5 37 cm 100 cm F-TH-VU 12

Grundlagen der Mechanik – 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 = 0, 00001 bar = 1 Pa F-TH-VU F A p Abb. 8 13

Grundlagen der Mechanik Abbildungsverzeichnis Hessische Landesfeuerwehrschule Abb. 1 bis Abb. 8 F-TH-VU 14