AMESYS - Analyse mechatronischer Systeme

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Mechanik Translation

Für die Mechanik der Translationsbewegungen definieren wir den Impuls als eine unabhängige Basisgröße mit eigenem Messverfahren. Die Masse dient lediglich als Proportionalitätsfaktor zwischen dem Impuls und der Geschwindigkeit, ohne dass der Impuls­erhaltungsatz damit seine Gültigkeit verliert. Der Erhaltungssatz war sogar zwingend notwendig, denn eine der Eigenschaften von Primärgrößen war gerade ihre Bilanzierbarkeit. Zur messtechnischen Bestimmung des Impulses ist genau ein Raumpunkt notwendig. Somit kommt dem Impuls die Bedeutung einer P-Quantität zu.

Begriff	P-Speicher	T-Speicher	Energie Konverter
Bauelement	Kapazität	Induktivität	Widerstand
	Cm	Lm	Rm
	[Cm] = kg	[Lm] = m/N	[Rm] = m/Ns
Leistung			P = v·F
Energie	E = p2/2·Cm	E = s2/2·Lm	—
Co-Energie	ECo = (Cm/2)·v2	ECo = (Lm/2)·FL2	—
mechanisches Symbol
mechatronisches Symbol
Energiefluss- schema

Bauelemente des energetischen Systems Impuls

mechanische Kapazität (linear)

Die die bewegte träge Masse kann als mechanische Kapazität (Translation) interpretiert werden. Sie dient als Elementarspeicher für die P-Energie. Das Speicherverhalten hängt nur von der Menge (Impuls) und der zugehörigen Potentialdifferenz (Geschwindigkeit) ab. 

mechanische Induktivität (linear)

Eine mechanische Feder (z. B. Schraubenfeder) kann als mechanische Induktivität (Translation) interpretiert werden. Sie dient als Elementarspeicher für die T-Energie. Das Speicherverhalten hängt nur von der Quantität (Weg) und dem zugehörigen Fluss (Kraft) ab.

mechanischer Widerstand (linear)

Ein Dämpferelement mit stokesscher Reibung (geschwindigkeitsproportionale Reibung) kann als mechanischer Widerstand (Translation) interpretiert werden. Der mechanische Widerstand ist ein streng dissipatives Bauelement (Energieumwandlung in thermische Energie).

mechanischer Widerstand (nichtlinear)

Berühren sich zwei Festkörper, tritt an ihren Kontaktflächen eine Festkörperreibung auf. Das einfachste Modell der Festkörperreibung ist die Coulombsche Reibung. Sowohl bei der Haft- als auch bei der Gleitreibung ist die Reibkraft proportional zur Normalkraft und unabhängig von der Reibfläche sowie dem Betrag der Geschwindigkeit der bewegten Festkörper.

Ein Reibelement mit Coulombscher Reibung (geschwindigkeitsunabhängige Reibung) kann als mechanischer Widerstand (Translation) interpretiert werden.

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Mechanik Translation (P-Quantität Impuls)