Ingenieurwissenschaften

Kerndisziplinen des Studiums der Ingenieurwissenschaften

Die Ingenieurwissenschaften beinhaltet naturwissenschaftliche und technische Fächer. Zu Beginn des Studiums spielen Mathematik, Physik, Chemie, Informatik und BWL eine wichtige Rolle. Später kommen zusätzlich verschiedene Schwerpunkte hinzu, beispielsweise Umweltschutz oder Luft- und Raumfahrttechnik.

Abhängig davon, welchen Schwerpunkt Du in Deinem Studium wählst, werden unterschiedliche Themengebiete angesprochen. Auf StudySmarter findest Du sämtliche Inhalte des Ingenieurwissenschaft Studiums, unter anderem:

• Technische Mechanik

  • Statik

  • Festigkeitslehre

  • Dynamik

  • Strömung

• Elektrotechnik

• Fahrzeugtechnik

• Wärmelehre

Das Ziel des Studiums der Ingenieurwissenschaften beinhaltet, den Studenten und Studentinnen einen Einblick in die Grundlagen der Naturwissenschaften und Technik zu liefern und ihnen damit die Möglichkeit zu eröffnen, in der Forschung oder Wirtschaft tätig zu werden. Dafür wird während des Studiums besonders viel Wert auf einen starken Praxisbezug gelegt. Das Ingenieurwissenschaft Studium beschäftigt sich vor allem mit den bereits genannten Themen, die im Anschluss noch einmal genauer betrachtet werden.

Statik

Die Statik ist ein Teilgebiet der Mechanik und beinhaltet ruhende Körper und Körper, die sich mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegen. Hierbei befinden sich alle Kräfte im Gleichgewicht. Dabei wird außerdem zwischen festen Körpern und Flüssigkeiten unterschieden, wobei die Festkörper Statik für die Ingenieurwissenschaften eine bedeutendere Rolle spielt.

Zu der gesamten Mechanik gehört das Berechnen von Schwerpunkten einzelner Flächen und das Auflagekräfte berechnen, sowie die Reibungskraft. Zur Reibung zählt in der Statik die sogenannte Haftreibung. Schnittgrößen gehören dagegen hauptsächlich zur technischen Mechanik.

Festigkeitslehre

Im Bauwesen und auch im Maschinenbau spielt die Festigkeitslehre eine besonders wichtige Rolle. Durch ihre Gesetze wird die Belastung von Bauwerken und Maschinen berechnet. Dabei wird dafür gesorgt, dass die Spannung und die damit zusammenhängenden Verformungen in einem Körper vermieden werden.

Allerdings lassen sich einige Stoffe auch in geringen Maße verbiegen. Die Biegung eines elastischen Balkens wird in der Balkentheorie berechnet, indem die Biegelinie mit Hilfe des Elastizitätsmoduls und der Flächenträgheitsmomente mittelt wird. Die Größe bis zu der ein Werkstoff verformbar ist, wird durch die Streckgrenze angegeben, während die Schubspannung darstellt, welche Beanspruchung innerhalb des Körpers wirkt.

Auch die Temperatur ist bei der Festigkeitslehre ein bedeutender Faktor. Je nach Temperaturänderung und Wärmeausdehnungskoeffizient kann sich die Länge eines Gegenstandes verändern. Häufig dehnt sich ein Werkstoff bei Wärme aus, während er sich bei Kälte zusammenzieht.

Dynamik

Die Dynamik ist, neben der Statik und der Festigkeitslehre, ein Teilgebiet der Mechanik und beschäftigt sich mit der Wirkung von Kräften und der Bewegung von Körpern in Abhängigkeit der Kräfte, die auf sie einwirken. Die Einwirkungen der Kräfte sind als kinetische Energie und potenzielle Energie bekannt. Dabei gibt es unterschiedliche Formeln zur Berechnung der verschiedenen einwirkenden Kräfte, häufig mithilfe des sogenannten Kräfteparallelogramms:

• Gewichtskraft

• Federkraft

• Zentripetalkraft und Zentrifugalkraft

• Normalkraft und Hangabtriebskraft

• Corioliskraft

Neben der Einwirkung von Kraft auf starre Körper, werden ebenso verschiedene Schwingungen betrachtet. Diese unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Schwingungsdauer und Amplitude.

In der Statik wird zusätzlich der Massenträgheitsmoment einbezogen, um entsprechende Probleme zu lösen. Aus diesem Grund baut die Dynamik auf der Statik auf.

Generell beschäftigt sich die Dynamik mit der Veränderung des Bewegungszustandes eines Körpers. Diese Veränderung der Geschwindigkeit wird in der Physik als Beschleunigung bezeichnet. Je nachdem, in welche Richtung beschleunigt wird, wirken unterschiedliche Trägheitskräfte. Für Kreisbewegungen werden beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung eingesetzt.

Strömungsmechanik

Bei der Strömungsmechanik wird sich mit dem Verhalten von Flüssigkeiten beschäftigt. Gesetzmäßigkeiten, die aus diesen Schlussfolgerungen gezogen werden, werden beispielsweise verwendet, um Strömungen zu überwachen und Probleme mit um- und durchströmten Bauteilen zu lösen. Ein Beispiel für die Darstellung einer Strömung ist die Navier Stokes Gleichung.

Man unterscheidet zwischen verschiedenen Strömungen, wie etwa die laminare und turbulente Strömung. Während bei der turbulenten Strömung ein ungleichmäßiges Strömungsmuster entsteht, besitzt die laminare Strömung ein gleichmäßiges Muster.

Die Strömungsmechanik beinhaltet außerdem verschiedene Teilgebiete. Die Fluidstatik behandelt ruhende Flüssigkeiten und misst unter anderem die Auftriebskraft von schwimmenden Körpern, sowie den hydrostatischen Druck.

In der Ähnlichkeitstheorie werden dagegen bekannte Systeme auf schwer zugängliche Systeme übertragen, indem die sogenannten Reynolds-Zahlen miteinander verglichen werden. Hierfür werden unter anderem Windkanäle verwendet. Auch die Stromfadentheorie, die Potenzialströmungen und viele weitere sind Teilgebiete der Strömungsmechanik.

Fahrzeugtechnik

Die Fahrzeugtechnik gehört vor allem zum Maschinenbau Studium, spielt aber auch in den Ingenieurwissenschaften eine Rolle. Dabei geht es besonders um die Konstruktion und den Betrieb von Fahrzeugen und deren einzelnen Bestandteilen.

Die Grundlagen hierfür bieten verschiedene Naturwissenschaften, wie die Thermodynamik und die Fluidmechanik. Auch der Luftwiderstand gehört zu den zu beachtenden Faktoren.

Wärmelehre

Ursprünglich beschäftigte sich die Wärmelehre mit der Frage nach der Umwandlung von Wärme in mechanische Arbeit. In den Ingenieurwissenschaften werden hauptsächlich die unterschiedlichen Möglichkeiten der Umwandlung von Energie betrachtet. Dabei spielen verschiedene Faktoren eine wichtige Rolle:

• Wärmekapazität

• Wärmestrahlung

• Wärmedurchgangskoeffizient

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