Vorwort

Alles neu macht der Mai.

Volksweisheit und Liedtext
von Hermann Adam von Kamp (1829)

Neue Studienabschlüsse geben Gelegenheit zur Revision und Neuordnung von Lehrinhalten und darauf aufbauend zur Umgestaltung von Lehrbüchern. Dies gilt insbesondere für die Technische Mechanik: Seit zwei Semestern haben Bachelor- und Masterstudiengänge an der Technischen Universität Berlin sowie an den Universitäten Nordrhein-Westfalens Einzug gehalten und den Stundenanteil der Lehre in den Teilgebieten Statik, elementare Festigkeitslehre, Dynamik, Kontinuumsmechanik (Grundlagen) und Energieprinzipe (statisch unbestimmte Systeme, Vorbereitung der Methode der finiten Elemente) nicht gerade weiter erhöht. Gleichzeitig stellen die verschiedenen Disziplinen in den Ingenieurwissenschaften teilweise einander widersprechende Anforderungen an die Mechaniker. So wäre es den Bauingenieuren beispielsweise lieb, dass weiterhin die graphischen Verfahren der Statik gelehrt würden, die Umformtechniker hätten dagegen eher die Betonung auf der Festigkeitslehre, etc.

Mit der vorliegenden Neuauflage haben wir versucht, diesen divergenten Strömungen gerecht zu werden. Dabei sind wir zunächst einmal von den Verhältnissen an der TU Berlin ausgegangen wie folgt. Die oben genannten 5 Teilgebiete werden als 4 Module (Statik und elementare Festigkeitslehre werden als ein Modul behandelt) für das Bachelor-Studium in jedem Semester angeboten und von insgesamt 4 Mechanikprofessuren im Wechsel betreut. Sie haben im Falle der Statik, elementaren Festigkeitslehre sowie Dynamik einen Umfang von 4 Vorlesungs- und 2 Übungsstunden. Für die Module Kontinuumsmechanik und Energieprinzipe sind jeweils 2 Vorlesungs- und 2 Übungsstunden angesetzt. Im Wintersemester stehen etwa 16 und im Sommersemester 15 Wochen für die Lehre zur Verfügung (Feiertage berücksichtigend).

An anderen Hochschulen wird die Statik, Festigkeitslehre und Dynamik auf mehr als zwei Semester verteilt, bei insgesamt etwa gleichem Stundenumfang. Kontinuumsmechanik sowie Energieprinzipe findet man dort auch oft unter dem Titel Höhere Festigkeitslehre, so dass die in diesem Buch präsentierten Inhalte auch anderswo direkt verwendet werden können.

Unsere Erfahrung in der Lehre hat gezeigt, dass dann auch noch Zeit bleibt, um einige der im Buch grau umrandeten Themen zu behandeln, welche unsere Meinung nach zusätzliche, durchaus wünschenswerte Informationen für die Studierenden bereitstellen und den Anforderungen anderer Disziplinen gerecht werden.

Wir trauern um unseren Kollegen und engen Freund Prof. Dr. rer. nat. Thorsten Hampel, der während der Arbeiten zur Fertigstellung der dritten Auflage dieses Buches plötzlich und unerwartet verstorben ist. Thorsten Hampel ist uns seit vielen Jahren eng verbunden gewesen. Er hat nicht nur den Begriff, sondern auch die Philosophie mechANIma – Mechanik und Animation – entscheidend geprägt und seit Beginn der multimedialen Aufarbeitung der Themen der Technischen Mechanik maßgebend mitgewirkt. Er war Ideengeber und Motor mit einer besonderen Begabung, junge Menschen zu motivieren und zu kreativer Arbeit anzuleiten. Er wird uns sehr fehlen.

Abschließend gilt unser Dank noch allen unseren studentischen Helfern, nämlich den Damen und Herren cand.-ing.`s Matti Blume, Claudia Gertheinrich, Anna Japs, Anja Klinnert, Volker Marholt, Matthias Markgraf, Christoph Menzel, Frau Dipl.-Wirt.-Ing. Isabel Koke sowie Herrn Dipl.-Ing. Guido Harneit (für die Rechneradministration und Softwareunterstützung) sowie last but not least Herrn Dipl. Phys. Jochen Horn vom Carl Hanser Verlag.

Wolfgang H. Müller und Ferdinand Ferber im Sommer 2008


Vorwort zur 2. Auflage
Manche Fragen wurden uns öfter gestellt, so zum Beispiel die nach dem Sinn, in einem Anfängerlehrbuch Grundzüge der Kontinuumsmechanik sowie die Prinzipe der Mechanik vorzustellen. Dies hätte mitten im Lehrbuch einen deutlichen Sprung im Schwierigkeitsgrad zur Folge und gehöre eigentlich auch gar nicht zur Ingenieurmechanik. Unsere Antwort darauf ist, dass mit Beginn des dritten Semesters die Ingenieursstudenten mathematisch genügend vorgebildet sein müssen, um anspruchsvollerem Stoff zu folgen. Außerdem ist beides die Grundlage für ein tiefergehendes Verständnis moderner finite Elementprogramme, mit denen sich heutzutage jeder Ingenieur früher oder später auseinanderzusetzen hat. Weiteres Lob und auch Kritik galt den Minibiographien der im Text vorkommenden Wissenschaftler. Selbstverständlich ging es uns nicht darum, einen vollständigen Einblick in das Leben und Schaffen dieser Persönlichkeiten zu geben. Die Intention war vielmehr zu zeigen, dass es sich bei ihnen letztendlich um Menschen handelt, bzw., um mit Eugen Roth zu sprechen, oft sogar um Unmenschen. Dieses rechtzeitig zu erkennen, sollte gerade der jungen Generation ermöglicht und nicht verheimlicht werden.

Schließlich wurden mehr Übungsaufgaben gewünscht. Um das vorliegende Buch nicht unnötig aufzublasen, haben wir uns entschlossen, ein separates Übungsbuch zu verfassen. Darin wird man auch die viel vermisste Koppeltabelle zur Berechnung von Verschiebungen und Reaktionen in statisch bestimmten und unbestimmten Systemen nach dem Prinzip der virtuellen Kräfte finden.

Besonderer Dank gilt den Emeriti Professor Erich Wolf von der Technischen Universität Berlin und Professor Helmut Wild von der Universität Paderborn, wobei letzterer grundlegend bis einschließlich Kapitel 10 mitgewirkt hat.

Die Erstellung der CD-ROM erfolgte durch Frau Isabel Koke sowie den Herren Ludger Merkens, Christian Sprock und Georg Eschhaus von der Universität Paderborn, denen unser besonderer Dank gilt.

Abschließend gilt unser Dank noch allen weiteren Helfern, insbesondere Herrn Guido Harneit sowie Herrn Jochen Horn vom Carl Hanser Verlag.

Wolfgang H. Müller und Ferdinand Ferber im Sommer 2004


Vorwort zur 1. Auflage
Unser Buch zu den Grundlagen der Technischen Mechanik ist das Resultat von Vorlesungen über viele Jahre, die wir an der Universität Paderborn, der Heriot-Watt University in Edinburgh und seit neuestem auch an der Technischen Universität Berlin gehalten haben. Letztendlich jedoch geht der Text auf Ideen und Anregungen zurück, die aus den Notizen und Vorlesungen von Herrn Professor Helmut Wild / Paderborn stammen. Ihm sei an dieser Stelle besonders herzlich gedankt. Der hier präsentierte Stoff bietet Material für das Ingenieurgrundstudium an deutschsprachigen Universitäten und Technischen Hochschulen und deckt sich mit dem Inhalt der einsemestrigen Veranstaltungen Mechanik A (Statik) und Mechanik B (elementare Festigkeitslehre), wie sie an der Universität Paderborn Studenten des Maschinenbaus hören, sowie der einsemestrigen Vorlesungen Mechanik 1 (Einführung in die Statik und Festigkeitslehre), Mechanik 2 (Reibung, Stabilität, elementarer Energiesatz, Massenpunkt- und 2D-Starrkörper­dynamik, Schwingungen) und schließlich Mechanik 3 (Kontinuumsmechanik, insbesondere Grundlagen der Elastizitätstheorie, Kontinuumsschwingungen und Hydromechanik sowie Ener­gieprinzipe und höhere Dynamik), wie sie für Studenten des Maschinenbaus, des Verkehrswesens und der Physikalischen Ingenieurwissenschaft an der Technischen Universität in Berlin derzeit vorgeschrieben sind.

Viele waren an der Entstehung dieses Buches sowie der begleitenden Software aktiv beteiligt, Studenten, Assistenten, technisches und nicht-technisches Personal. Ohne sie wäre diese Arbeit nicht vollendet worden. Ein besonderes Dankeschön gilt den Helfern aus jüngster Zeit, Karin Bethke, Dipl.-Ing. (FH) Guido Harneit, Berrit Krahl, cand. ing. Manuela Krüger sowie Ingenieur Hadi Sawan, cand. ing. Torsten Schneider und Ingenieur Firas Seifaldeen. Die Erstellung der CD erfolgte durch cand. Wirt.-Ing.`s Isabel Koke, Volker Huneke sowie Herrn Ludger Merkens. Aufgaben zum Dynamikteil sind auf der CD im Moment nur rudimentär vorhanden. Dass hierzu überhaupt Material existiert, ist Herrn Dipl.-Math. Stefan Neumann von der Universität Paderborn zu verdanken. Herrn Kollegen Prof. Dr.-Ing. Albert Duda ist für die kritische Durchsicht des Manuskripts und viele Verbesserungsvorschläge zu danken.

Unter den angehenden Ingenieuren ist die Technische Mechanik ein notorisch unbeliebtes Studienfach. Nicht zuletzt aufgrund der ihr eigenen mathematisch-formalen Struktur gilt sie als "theoretisch" und "unpraktisch", ja, bei nicht wenigen ist sie sogar als "altmodischer", den Erfordernissen modernen Ingenieurwesens nicht länger gerecht werdender Ballast verschrien. Dies ist jedoch ein Irrtum, denn die tägliche Ingenieurpraxis zeigt, dass neue Konstruktionen, im Mikro- wie im Makrobereich, zur Bestimmung ihrer Zuverlässigkeit die klassischen Konzepte der Mechanik benötigen und sich die Totgesagte somit bester Gesundheit erfreut und bei der Herstellung besserer technischer Produkte hilft. Die Konzepte der Technischen Mechanik zu kennen, zu beherrschen und anzuwenden ist leider nur durch Übung möglich. Dies erfordert Geduld und Ausdauer und zwar von beiden Seiten, den Lernenden und den Lehrenden. Zum Trost sollten die Studenten bedenken, dass am Ende der geistigen Anabasis auch ihnen als Lohn ein Diplom winkt, dessen Bedeutung für unser Leben schon der Wizard of Oz richtig einzuschätzen wusste.

Überhaupt, dass der angehende Ingenieur es nicht immer leicht hat, wurde bereits von Thomas Mann in seinem Roman Der Zauberberg bemerkt. So erwähnt eine der Hauptfiguren des Romans, Hans Castorp, zu seinem behandelnden Arzt, Dr. Krokowski, beiläufig, dass er gerade sein Examen bestanden hätte: "Was für ein Examen haben Sie abgelegt, wenn die Frage erlaubt ist?" "Ich bin Ingenieur, Herr Doktor", antwortete Hans Castorp mit bescheidener Würde. "Ah, Ingenieur"! Und Dr. Krokowskis Lächeln zog sich gleichsam zurück, büßte an Kraft und Herzlichkeit für den Augenblick etwas ein. "Das ist wacker. Und Sie werden hier also keinerlei ärztliche Behandlung in Anspruch nehmen, weder in körperlicher noch in psychischer Hinsicht?" "Nein, ich danke tausendmal!" sagte Hans Castorp und wäre fast einen Schritt zurückgewichen.

Eines darf abschließend ohne zu zaudern festgestellt werden: Das rechtzeitige Studium dieses Buches inklusive Bearbeitung der auf der CD angebotenen Übungen vor der Klausur, bewahrt vor dem Zauberberg und der Inanspruchnahme ärztlicher, insbesondere psychiatrischer Hilfe.

Wolfgang H. Müller und Ferdinand Ferber im Sommer 2003