Gerät zur Statik starrer Körper (Konstruktion, Fachwerkbau und Brückenkonstruktion)

Funktion und Verwendung
Mit diesem Bausatz können die Schüler Lasten an verschiedenen Stellen des nicht redundanten Fachwerks und des redundanten Fachwerks aufbringen, um die Zug- und Druckkräfte in jedem Fachwerkstab zu untersuchen.

Dieser Bausatz besteht aus einem redundanten Element, das mit Hilfe der Rändelschrauben ein- und ausgeschaltet werden kann.

• Wenn der redundante Stab von den anderen 6 Fachwerkstäben gelöst wird, können die Schüler lernen, die 6 Fachwerkstäbe nach dem Knotenpunktverfahren und dem Ritterschen Schnittverfahren unter Verwendung der Bow'schen Notation zu analysieren. Dieser Versuchsaufbau dient zur Untersuchung des nicht-redundanten Fachwerks.
• Wenn der redundante Stab mit den anderen 6 Fachwerkstäben verbunden ist, können die Schüler lernen, die 7 Fachwerkstäbe nach dem Prinzip der virtuellen Arbeit, dem Knotenpunktverfahren oder dem Ritterschen Schnittverfahren zu analysieren. Die Schüler können auch die Redundanz mit dem Test (m+r) <=> (2j) bestimmen. Das redundante Element verfügt über einen Verdrehungsmechanismus, mit dem seine Länge leicht angepasst werden kann. Dieser Versuchsaufbau dient zur Erforschung des redundanten Fachwerks.
  

Vorteile

• Die Schüler können lernen, die theoretischen Stabkräfte zu berechnen und diese mit den experimentellen Stabkräften zu vergleichen.
• Zwei Aufhängepositionen ermöglichen es den Schülern, die Idee der Redundanz in Rahmenwerken zu erforschen und zu sehen, wie die Last durch das System übertragen wird. Ein magnetischer Flaschenzug ermöglicht es den Schülern, auch schräge Lasten aufzubringen.
• Die Konstruktion besteht aus 2 mm dickem Baustahl und bietet eine starke und steife Basis für die Durchführung von Experimenten.
  

Ausstattung und technische Daten

An jedem der 7 Fachwerkstäbe befinden sich 7 Kraftmessdosen, die zur Ausgabe direkt an ein LCD-Display und zur Datenerfassung an die USB-Schnittstelle angeschlossen sind. Das LCD-Display zeigt die Ausgabe mit positiven oder negativen Werten an, so dass die Schüler erkennen können, welches Traversenelement auf Zug oder Druck belastet wird. Mit den Nulltasten neben der LCD-Anzeige können die Schüler den Ausgang der Wägezelle auf Null setzen und das Experiment jedes Mal neu starten.

Lernziele

• Bestimmung der Gliedmaßenkräfte, wenn:
  • Die Position und der Winkel der aufgebrachten Last unterschiedlich sind.
  • Die Masse der Last zunimmt.
  • Das Fachwerk nicht-redundante Stäbe hat.
  • Das Fachwerk einen redundanten Stab hat.
• Bow-Schreibweise
• Knotenpunktverfahren
• Rittersches Schnittverfahren
• Prinzip der virtuellen Arbeit
• Bestimmung der Redundanz mit dem Test (m+r) <=> (2j)
• Bestimmen Sie die Zug- oder Druckkräfte für jeden Stab.
• Vergleich der theoretischen Stabkräfte mit den experimentellen Stabkräften.