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Aufgabenstellung:

Der abgebildete konische Stab mit kreisrundem Querschnitt ist am linken Ende fest eingespannt. Er wird durch die Temperaturänderung belastet, die vom Wert am linken Ende linear auf den Wert null am rechten Ende abfällt.

Welche Kraft muss am rechten Ende angreifen, damit sich die Länge nicht ändert?

 

Gegeben:

Abbildung

 

Lösungsweg:

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Die Normalkraft im Stab hat den konstanten Wert .

Für den Radius gilt:

Für den Querschnitt A(x) folgt:

Damit gilt für die Spannung:

Weiter gilt für die Dehnung:

Welcher Ausdruck beschreibt :

Setze in die Gleichung für die Dehnung ein:

Finde nun einen Ausdruck für die Längenänderung (Integral aufstellen und lösen):

Nutze nun die Bedingung und löse nach aus:

Zahlenwerte einsetzen:

Lösung: