Gewichtskraft

Das Gewicht eines Objekts (oder das Gewicht einer Menge von Materie) ist das Maß für die Intensität der Kraft, die auf dieses Objekt durch das lokale Gravitationsfeld ausgeübt wird. Das Gewicht sollte nicht mit dem verwandten, aber ganz anderen Begriff der Masse verwechselt werden. Bei kleinen Objekten auf der Erde ist die Gewichtskraft auf das Zentrum des Planeten gerichtet. Bei größeren Objekten, wie z.B. dem Mond, der die Erde umkreist, ist die Kraft auf das Massenzentrum des kombinierten Systems gerichtet.

Im allgemeinen Sprachgebrauch versteht man unter dem Gewicht von etwas in der Regel den an oder nahe der Erdoberfläche gemessenen Wert. Leider sind die gebräuchlichen Begriffe, die zur Beschreibung des Gewichts eines Objekts verwendet werden, Masseeinheiten wie Kilogramm oder Pfund. Während fast der gesamten Menschheitsgeschichte wurde das Gewicht auf der Erdoberfläche gemessen. Hier ist das Gewicht proportional zur Masse. Objekte, die die gleiche Masse haben, haben das gleiche Gewicht. Ein Objekt mit der doppelten Masse eines anderen hat auch das doppelte Gewicht. Folglich ist es üblich, die beiden Wörter, Masse und Gewicht, so zu verwenden, als ob sie dasselbe bedeuten, und Kilogramm und Pfund als Einheiten für Masse und Gewicht zu verwenden. Die Verwendung der gleichen Begriffe zur Beschreibung und Messung der beiden unterschiedlichen Eigenschaften hat zu Verwirrung zwischen diesen beiden Eigenschaften, Masse und Gewicht, geführt. Masse und Gewicht sind nicht ein und dieselbe Sache.

Gewichtseinheiten

Die Gewichtseinheit im Internationalen Einheitensystem ist der Newton, der durch das Symbol 'N' dargestellt wird.

Andere Einheiten waren in der Vergangenheit in Gebrauch, wurden aber aufgegeben, wie z.B. das Dyne (die Einheit der Kraft im alten CGS-System) oder die Kilogramm-Kraft, die die Kraft ist, die von einer "normalen" Erde auf ein Kilogramm Materie ausgeübt wird: ein Körper mit einer Masse von 1 kg hat auf Meereshöhe ein Gewicht von etwa 9,81 N.

Gewicht messen

Das Gewicht eines Objekts oder einer Menge von Materie wird normalerweise mit einem Instrument wie einer Federwaage gemessen. Die Waage enthält eine Feder, die eine Kraft liefert, die der Gravitationskraft auf das zu wiegende Objekt entgegenwirkt. Die Gravitationskraft zieht nach unten, die Feder drückt oder zieht nach oben. Normalerweise hat die Waage eine Anzeige, die nicht das Gewicht (das eine Kraft ist), sondern die Masse des Objekts anzeigt. Federwaagen werden unter der Annahme hergestellt, dass sie auf der Erdoberfläche eingesetzt werden. Wenn eine Federwaage zum Mond gebracht würde, würde sie eine irreführende Ablesung ergeben.

Eine Waage ist ein Gerät, das die Gewichte von zwei Objekten im selben Gravitationsfeld vergleicht: Sie bestimmt, ob ein Objekt schwerer oder leichter als das andere ist.

Gewicht ist variabel

Gewicht ist keine intrinsische Eigenschaft der Materie, da das lokale Gravitationsfeld, das die Kraft namens Gewicht erzeugt, in Raum und Zeit variabel ist:

Da die Anziehungskraft der Erde mit dem Quadrat der Entfernung zu ihrem Zentrum abnimmt, ist das Gewicht eines Objekts in großer Höhe (z.B. auf der Spitze eines Berges) etwas geringer als auf Meereshöhe oder am Äquator als an den Polen (weil die Erde leicht gewölbt ist).
Ein beliebiges Objekt auf der Erde wird auch von allen anderen Himmelskörpern, wie zum Beispiel dem Mond, angezogen. Daher wird sein Gewicht mit dem Mond über uns geringer sein als mit dem Mond auf der anderen Seite der Erde.
Gewicht ist nicht ausschließlich auf die Erde definiert: Ein Astronaut wiegt auf der Oberfläche des Mondes 6-mal weniger als auf der Oberfläche der Erde.
Schwerelosigkeit ist ein offensichtlicher Zustand, den Astronauten oder Satelliten in einer Umlaufbahn um einen Planeten erleben. In Wirklichkeit ist ihr Gewicht (Gravitationssog) die Kraft, die sie in der Umlaufbahn hält. Objekte im Orbit bewegen sich mit sehr hoher Geschwindigkeit. Bei Satelliten, die 300 - 500 Kilometer über der Erde kreisen, beträgt diese Geschwindigkeit etwa 27.000 km/h. Ohne die Anziehungskraft der Erde würden sie in einer geraden Linie davonfliegen. Die Gravitationskraft hält sie in Richtung des Planeten fallen. Die Kombination aus hoher Seitwärtsgeschwindigkeit und konstanter Anziehungskraft zum Erdmittelpunkt hin krümmt ihre Bahn, so dass sie in der Umlaufbahn bleiben.

Fragen und Antworten

F: Was ist das Gewicht eines Objekts?

A: Das Gewicht eines Objekts ist das Maß für die Intensität der Kraft, die das lokale Gravitationsfeld auf dieses Objekt ausübt.

F: Wie unterscheidet sich das Gewicht von der Masse?

A: Das Gewicht sollte nicht mit der Masse verwechselt werden, denn das Gewicht ist das Maß für die Schwerkraft, die auf ein Objekt einwirkt, während die Masse die Menge der in dem Objekt vorhandenen Materie ist.

F: Wohin richtet sich die Gewichtskraft bei kleinen Objekten auf der Erde?

A: Bei kleinen Objekten auf der Erde ist die Gewichtskraft auf das Zentrum des Planeten gerichtet.

F: Wohin richtet sich die Gewichtskraft bei größeren Objekten wie dem Mond, der die Erde umkreist?

A: Bei größeren Objekten wie dem Mond, der um die Erde kreist, ist die Gewichtskraft auf den Massenschwerpunkt des kombinierten Systems gerichtet.

F: Was hat zu der Verwechslung von Masse und Gewicht geführt?

A: Die Verwendung der gleichen Begriffe zur Beschreibung und Messung der beiden unterschiedlichen Eigenschaften hat zu einer Verwechslung von Masse und Gewicht geführt.

F: Sind Masse und Gewicht das Gleiche?

A: Masse und Gewicht sind nicht dasselbe.

F: Haben Objekte mit der gleichen Masse auch das gleiche Gewicht?

A: Objekte, die die gleiche Masse haben, haben das gleiche Gewicht. Ein Objekt, das die doppelte Masse eines anderen hat, hat auch das doppelte Gewicht.