Als Teilgebiet der Mechanik beschäftigt sich die Statik mit den Kräften an materiellen Körpern, die sich im Gleichgewicht befinden. Dabei untersucht die Statik* alle Bedingungen, die dazu führen, dass sich der Bewegungszustand des materiellen Körpers nicht ändert. Das bedeutet, die Körper sind nicht beschleunigt, wodurch diese entweder ruhen – also unbewegt sind – oder sich mit konstanter Geschwindigkeit geradlinig bewegen. Damit diese Rahmenbedingungen erfüllt sind, müssen alle angreifenden Kräfte und Momente in einem Gleichgewicht zueinander stehen.
Zusammenhänge und Unterschiede zwischen Statik, Dynamik, Kinetik und Kinematik
Die Statik ist ein Teilgebiet der Dynamik. Diese beschäftigt sich mit Kräften, die auf Körper wirken. Innerhalb der Dynamik wird wiederum zwischen der Statik und der Kinetik unterschieden. Im Gegensatz zu Statik werden in der Kinetik* Bewegungsgrößen, also Weg, Beschleunigung und Geschwindigkeit, unter der Einwirkung von Kräften untersucht.
Die Kinetik ist dabei nicht zu verwechseln mit der Kinematik, welche Bewegungsgrößen untersucht, ohne jedoch die Kräfte zu berücksichtigen, die diese Bewegungen verursachen.
Statische Berechnungen
Die Statik bedient sich verschiedener Methoden zur Ermittlung von Lagerkräften, Lagermomenten und inneren Kräften und inneren Momenten. Die entsprechend ermittelten Größen wiederum benötigt die Festigkeitslehre zur Ermittlung von Bauteildimensionierungen unter verschiedenen Bedingungen.
Damit ein nicht beschleunigt bewegter oder vollständig ruhender Körper diesen Zustand auch beibehält, müssen alle Kräfte, die von innen oder außen auf den materiellen Körper einwirken gleich Null sein. Das bedeutet: Sie heben sich gegenseitig vollständig auf. Diese Theorie wird auch Gleichgewichtsbedingung der Statik genannt. Sofern die angreifenden äußeren Kräfte bekannt sind, lassen sich die daraus entstehenden Auflagekräfte, die innerhalb des Körpers wirkenden Kräfte und die entsprechenden Momente bestimmen. Auf Grundlage dieser Werte lassen sich Bauteile optimal auslegen und Bauwerke sicher dimensionieren.
Anwendung der Statik in der Praxis
Warum fallen Hochhäuser nicht um? Sollte der Ausleger besser auf einem Festlager, Loslager oder an einem Drehgelenk angebracht sein? Die ingenieurwissenschaftlichen Fachrichtungen Maschinenbau und Bauingenieurwesen* sind besonders auf die Erkenntnisse der Statik angewiesen, weshalb sie hier ein besonders wichtiges Fachgebiet darstellt. Die praktische Anwendung der Statik im Bauingenieurwesen ist vielen auch unter dem Begriff Baustatik bekannt.
Grafische und rechnerische Methoden der Statik dienen dazu, beispielsweise folgende Aufgabenstellungen zu lösen:
- Ermittlung des Kraftmittelpunktes
- Schwerpunktermittlung
- Darstellung von Reibung und deren Auswirkungen auf das Bauteil oder die Baugruppe
- Schnittgrößenberechnung
- Verformungsberechnung
- Berechnung der optimalen Stabilität
Um den Gleichgewichtszustand herzustellen, muss die Aktionskraft (die Last) von einer sogenannten Gegenkraft (z.B. Baugrund oder Maschinenlager) aufgenommen werden. Hierfür gilt in der Statik das newtonsche Axiom: Aktionskraft und Gegenkraft müssen gleich groß und entgegengerichtet sein, anders ausgedrückt: Aktion = Reaktion.