Teilmasse

Teilmasse bezeichnet in der Physik und im Ingenieurwesen die dem jeweiligen Bauteil, Bereich oder Freiheitsgrad eines Systems zugeordnete Massenanteil, also die Portion des Gesamtsystems, die einer Teilkomponente zugeordnet wird. In einem diskreten Modell eines Mehrkörpersystems bestehen die Teilmassen aus den Massen der einzelnen Komponenten m1, m2, …, sodass M = Σ mi die Gesamtsumme ergibt. Die Teilmasse jeder Komponente entspricht typischerweise der direkt zugeordneten Masse des Bauteils. In Kontinuumsmodellen lässt sich eine Teilmasse durch Integration der Dichte über den entsprechenden Bereich erhalten: m = ∫_V ρ dV.

Teilmasse spielt eine zentrale Rolle bei der Berechnung des Massenmittelpunkts (Schwerpunkt) und der Trägheitseigenschaften des Systems. Der Schwerpunkt ergibt sich aus r_cm = (1/M) Σ mi ri. Die Trägheitsmatrix bzw. der effektive Massensatz in der Mehrkörpersystemanalyse ergibt sich aus den Teilmassen und deren Anordnung. In der Modellierung spricht man oft von Lumped-Masses, wobei jedes Teilstück durch seine Teilmasse m_i repräsentiert wird, um die Dynamik zu vereinfachen. In der Finite-Elemente-Analyse können die an Knoten oder Elemente gebundene Massen als Teilmassen bezeichnet werden.

Unterscheidung: Der Massenanteil bezeichnet das Verhältnis m_i / M und ist eine dimensionslose Größe, während die Teilmasse selbst die physikalische Masse m_i darstellt.

Beispiele: Bei einem System aus Rahmen mit Masse m1 und Motor mit Masse m2 ist M = m1 + m2; die Teilmasse des Motors beträgt m2. Bei einem stäbchenförmigen Objekt mit variabler Dichte ergibt die Teilmasse eines Abschnitts entsprechend der integrierten Dichte.

Der Begriff ist überwiegend in deutschsprachiger technischer Literatur gebräuchlich; im Englischen wird meist von "mass of a component" oder "lumped mass" gesprochen.