Anhand eines Versuches demonstriere ich, wie man Kraft misst. Danach definiere ich Kraft und stelle die physikalische Krafteinheit vor. Anschließend erkläre ich den Unterschied zwischen Gewichtskraft und Masse und stelle die Gravitationskonstante vor.
Wie misst man eine Kraft?
Versuch:
Man hängt an eine Schraubenfeder verschieden große Massen.
Dann misst man die Auslenkung und trägt es in die Tabelle unten ein.
Die Krafteinheit
Definition Kraft in der Physik:
Die Kraft ist eine physikalische Größe.
Die Einheit der Kraft ist 1 N (Newton).
Definition Einheit der Kraft in der Physik: Newton:
Ein Newton ist die Kraft, die einen Körper mit der Masse m = 1 kg in t = 1 s gleichmäßig aus der Ruhe heraus auf die Geschwindigkeit v = 1 m/s bringt.
Gewichtskraft und Masse
Versuch:
Man stellt den geeichten Federkraftmesser vor. Dann hängt man ein 1 kg Wägestück an.
Masse und Gravitationskonstante:
Auf der Erdoberfläche beträgt die Gravitationskonstante 9,81 N.
Deshalb erfährt ein Körper der Masse m = 1 kg an der Erdoberfläche die Gewichtskraft F = 9,81 N.
Für den Zusammenhang zwischen Kraft und Masse gilt:
Beispiel Schüler:
Ein Schüler, dessen Masse wir auf der Waage zu 55 kg bestimmt haben, erfährt somit eine Gewichtskraft von
Beispiel Federwaage:
An einer Federwaage wird die Kraft F = 17,5 N abgelesen. Wie groß ist die Masse des Körpers, der an der Waage hängt?
Beispiel fremder Planet:
Auf einem fremden Planeten will man die Gravitationskonstante g bestimmen.
Dazu hängt man die Masse m = 1 kg an eine Federwaage.
Abgelesen wird die Kraft F = 4,3 N.
Die Gravitationskonstante beträgt g = 4,3 N/kg. Wir befinden uns auf dem Mars.
Die Gravitationskonstante g
Entfernt man sich von der Erde, so nimmt der Faktor g ab.
In 6370 km Höhe ist er noch 2,5 N/kg, in 12740 km Höhe noch 1,1 N/kg.
Auf dem Mond gilt: gMond = 1,6 N/kg
Auf dem Mars gilt: gMars = 4,3 N/kg
Die Gewichtskraft FG hängt von der Feldstärke der Gravitationsfeldes und der Masse m ab.
Zum Messen einer Kraft benutzt man Kraftmesser. Dabei wird eine Feder gedehnt. Ihre Verlängerung ist ein Maß für die Kraft. Als Krafteinheit dient das Newton (N). Die Gewichtskraft an ein und demselben Ort ist proportional der Masse.
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