Saarland Abitur Technology (Saarland Abitur) flashcards

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Technisches Lastenheft

Dokument des Auftraggebers, das Anforderungen, Ziele und Randbedingungen eines technischen Systems festlegt. Es beschreibt das Was, nicht das Wie der Lösung.

Pflichtenheft

Vom Auftragnehmer erstellte Konkretisierung des Lastenhefts: beschreibt, wie die Anforderungen technisch umgesetzt werden, inklusive Schnittstellen und Prüfkriterien.

Hooke-Gesetz

Im linear-elastischen Bereich gilt σ = E·ε, also Spannung proportional zur Dehnung. Der E-Modul ist eine Werkstoffkonstante und beschreibt die Steifigkeit.

Streckgrenze Re

Spannung, bei der die plastische Verformung beginnt. Oberhalb von Re bleibt eine Formänderung nach Entlastung zurück; bei Werkstoffen ohne ausgeprägtes Streckverhalten wird Rp0,2 verwendet.

Zugfestigkeit Rm

Maximale Spannung im Zugversuch, bezogen auf die Ausgangsquerschnittsfläche. Nach Überschreiten von Rm setzt Einschnürung ein und die Kraft sinkt bis zum Bruch.

Sicherheitszahl

Verhältnis von Werkstoffkennwert (z. B. Re oder Rm) zur zulässigen Spannung. Sie berücksichtigt Streuungen der Belastung, Werkstofffehler und die Folgen eines Versagens.

Widerstandsmoment W

Quotient aus Flächenmoment und Randabstand: W = I/e. Für den Rechteckquerschnitt gilt W = b·h²/6; Biegespannung σb = Mb/W.

Flächenmoment 2. Grades

Geometrische Größe zur Beschreibung des Biegewiderstands eines Querschnitts. Rechteck: I = b·h³/12; sie geht linear in die Berechnung der Durchbiegung ein.

Biegebalken Durchbiegung

Einseitig eingespannt unter Einzellast am freien Ende gilt f = F·l³/(3·E·I). Verdoppelte Länge ergibt achtfache Durchbiegung, verdoppelte Höhe nur ein Achtel.

Reihenschaltung von Widerständen

Widerstände liegen hintereinander, durch alle fließt derselbe Strom. Die Gesamtspannung teilt sich auf, der Gesamtwiderstand ist die Summe der Einzelwiderstände.

Parallelschaltung von Widerständen

Widerstände liegen an derselben Spannung. Der Gesamtstrom ist die Summe der Teilströme; der Gesamtwiderstand ist stets kleiner als der kleinste Einzelwiderstand.

Elektrische Leistung

P = U·I; mit dem Ohmschen Gesetz folgt P = I²·R = U²/R. Die Leistung gibt die pro Zeit umgesetzte Energie an, Einheit Watt.

Spannungsteiler unbelastet

Zwei in Reihe liegende Widerstände teilen die Gesamtspannung im Verhältnis ihrer Widerstände: U1 = U·R1/(R1+R2). Ein angeschlossener Verbraucher verfälscht das Ergebnis.

Metallische Bindung

Positiv geladene Atomrümpfe in einem Elektronengas frei beweglicher Valenzelektronen. Erklärt elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Duktilität und metallischen Glanz.

Keramische Werkstoffe

Ionisch oder kovalent gebundene anorganische Werkstoffe. Hohe Härte, Sprödigkeit, Temperatur- und Verschleißbeständigkeit; Versagen erfolgt meist durch Rissausbreitung ohne Vorverformung.

Thermoplaste

Polymere mit linearen oder verzweigten Makromolekülen, die bei Erwärmung erweichen und wiederholt umformbar sind. Nicht für hohe Temperaturen oder hohe Dauerlasten geeignet.

Duroplaste

Engmaschig vernetzte Polymere; die Vernetzung ist irreversibel, ein Aufschmelzen ist nicht möglich. Sie sind hart, formstabil und für höhere Temperaturen geeignet, aber spröder.

Elastomere

Weitmaschig vernetzte Polymere mit hoher elastischer Rückstellung. Sie sind gummiartig dehnbar, vernetzen irreversibel und werden für Dichtungen und Federelemente eingesetzt.

Kohlenstofffaser-Verbund

Fasern in einer Polymermatrix tragen Zugkräfte, die Matrix überträgt Schub und schützt die Fasern. Eigenschaften sind richtungsabhängig (anisotrop), Bauteile müssen lastpfadgerecht ausgelegt werden.

Korrosionsschutz Opferanode

Ein unedleres Metall wird elektrisch leitend mit dem Bauteil verbunden und oxidiert bevorzugt. Das Bauteil wird zur Kathode und bleibt geschützt, bis die Anode verbraucht ist.

Wirkungsgrad

η = Pab/Pzu bzw. Eab/Ezu, stets kleiner als 1. Verluste entstehen durch Reibung, Wärme, elektrische Widerstände oder Umwandlungsverluste in Kaskaden.

Normung technischer Zeichnungen

DIN/ISO-Regeln legen Linienarten, Maßpfeile, Maßstab und Projektionsmethode fest. Die erste Projektionsebene zeigt die Vorderansicht, die Draufsicht liegt in Europa darunter.

Toleranzen und Passungen

Nennmaß, oberes und unteres Abmaß definieren den zulässigen Bereich. Spiel, Übergang oder Presssitz ergeben sich aus der Kombination von Innen- und Außenmaßtoleranz.

Hebelgesetz

Im Gleichgewicht gilt F1·l1 = F2·l2, bezogen auf den Drehpunkt. Das Moment M = F·l ist das Produkt aus Kraft und senkrechtem Hebelarm.

Schiefe Ebene

Hangabtriebskraft Fh = Fg·sin α, Normalkraft Fn = Fg·cos α. Die Arbeit längs der schiefen Ebene bleibt gleich der Hubarbeit, die Kraft sinkt bei längerem Weg.

Reibung

FR = μ·FN. Haftreibung ist größer als Gleitreibung; Rollreibung ist deutlich kleiner. Reibung wandelt mechanische Energie in Wärme um und begrenzt den Wirkungsgrad.

Energieerhaltung mechanisch

Epot = m·g·h und Ekin = ½·m·v². Ohne Reibung bleibt die Summe konstant; mit Reibung wird ein Teil der Energie in innere Energie (Wärme) umgewandelt.

Drehmoment

M = F·r bei senkrechtem Kraftangriff. Bei konstanter Leistung P = M·ω sinkt das Drehmoment mit steigender Drehzahl, weshalb Getriebe Drehmoment und Drehzahl tauschen.

Getriebeübersetzung

i = n1/n2 = z2/z1 = M2/M1 bei verlustfreier Betrachtung. Ein Übersetzungsverhältnis größer 1 senkt die Abtriebsdrehzahl und erhöht das Abtriebsmoment.

Regelkreis Grundstruktur

Führungsgröße, Regler, Stellglied, Regelstrecke und Rückführung mit Messglied. Die Regelabweichung ist die Differenz aus Führungs- und Rückführgröße; der Regler reagiert darauf.

Offener vs. geschlossener Wirkungsweg

Steuerung: feste Kette ohne Rückmeldung, Störungen wirken unkorrigiert. Regelung: Messung der Ausgangsgröße und Rückführung, dadurch Störgrößenausgleich und Zielgenauigkeit.

Sensor und Aktor

Sensoren wandeln physikalische Größen (Weg, Temperatur, Kraft) in elektrische Signale. Aktoren setzen elektrische Signale in Bewegung oder Kraft um, etwa Motoren, Ventile, Zylinder.