Volumenkraft

Eine Volumenkraft ist eine Kraft, die im gesamten Innern eines abgegrenzten Volumens eines Körpers angreift. Dies unterscheidet sie von Oberflächenkräften, die auf (Teil-)Oberflächen des Körpers wirken.<ref name="Skolaut">Werner Skolaut: Maschinenbau: Ein Lehrbuch für das ganze Bachelor-Studium. Springer-Verlag, 2018, ISBN 978-3-662-55882-9, S. 698 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref> Volumenkräfte werden durch Felder (z. B. Erdbeschleunigung, Magnetismus) verursacht, daher heißen sie auch Feldkräfte.<ref>Alfred Böge: Technische Mechanik. Vieweg+Teubner, 2011, ISBN 978-3-8348-1355-8 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </ref>

Die Maßeinheit einer Volumenkraft in diesem Sinne ist das Newton. Beispiele für so eine Volumenkraft sind die Gewichtskraft, die (d’Alembertsche) Trägheitskraft oder die Coulombkraft.<ref name="Skolaut" />

Da die Größe der Kraft von der Größe des Volumens abhängig ist, werden Volumenkräfte in Anwendungsfällen der Technischen Mechanik oft auf das Volumen bezogen. Beim Grenzübergang des Volumens gegen null erhält man die lokale (spezifische) Volumenkraft <math>f</math> mit der Einheit <math>\tfrac{\mathrm{N}}{\mathrm{m}^3}</math>.<ref name="Skolaut" /> Ein solches Vorgehen bietet sich vor allem in der Strömungsmechanik an, dort ist die Volumenkraft Teil der Navier-Stokes-Gleichungen und beschreibt zusammen mit Oberflächenspannungen den Einfluss äußerer Kräfte.

Eine Volumenkraft in diesem Sinne, also mit der Maßeinheit Kraft- pro Volumeneinheit,<ref>Gross, Dietmar; Hauger, Werner; Schnell, Walter; Wriggers, Peter: Technische Mechanik. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg 2018, ISBN 978-3-662-55694-8, doi:10.1007/978-3-662-55694-8. </ref><ref>Schramm, Karl-Heinz: Zur Theorie der Schallgeschwindigkeit in Metallen. In: Annalen der Physik. Band 452, Nr. 4–5. Wiley Online Library, 1956, S. 242–248. </ref> ist eine Volumenkraftdichte, ein Beispiel ist die Wichte.

Literatur

• Batchelor, G. K.: An introduction to fluid mechanics, Cambridge University Press. ISBN 0-521-66396-2

Einzelnachweise

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