Hi!
1. Mir wurde mal gesagt, Personenwaagen seien schwachsinnig, weil sie eigentlich das Gewicht und nicht die Masse messen und das Gewicht dann nicht in Newton sondern in Kilo(gramm)
ausgeben.
2. Wie ist ein Kilo genau deffiniert? (Ist das immer noch das "Ur-Dingsbums" in Paris?)
Servus
Zu 2. (gefunden mit Google in 0,4 Sekunden):
http://www.definition-info.de/Kilogramm.html
MfG
Roland
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hi..
Zu 1.
Jede konventionelle Waage misst nur die Gewichtskraft. Da die Gravitation auf unserem Planeten aber annähernd konstant ist, kann man die Gewichtskraft eines Körpers mit einem konstanten Faktor in seine Masse umrechnen und danach die Waage kalibrieren.
genumi
Jede konventionelle Waage misst nur die Gewichtskraft.
Kennt irgendjemand denn eine - von normalen Menschen verwendete - Methode zur direkten Messung der Masse, bei der nicht in Wirklichkeit das Gewicht gemessen wird ?
mfg
Klaus
Hallo Klaus,
Jede konventionelle Waage misst nur die Gewichtskraft.
Kennt irgendjemand denn eine - von normalen Menschen
verwendete - Methode zur direkten Messung der Masse, bei der
nicht in Wirklichkeit das Gewicht gemessen wird ?
es gibt mehrere, prinzipiell verschiedene Methoden, um Massen zu messen:
1. Durch Vergleich. Dies geschieht z. B. bei einer Balkenwaage ("Apothekerwaage"). Hier spielt es keine Rolle, wie stark das Gravitationsfeld ist (!), solange es an den Orten der zu messenden Masse und der Referenzmasse gleich groß und von Null verschieden ist. Du könntest also eine Apothekerwaage und einen Wägesatz auf den Mond mitnehmen und damit dort wie auf der Erde die Masse eines Steins bestimmen, ohne irgendetwas beachten oder verändern zu müssen.
2. Durch Messung der auf sie ausgeübten Gravitationskraft. Alle Waagen, denen dieses Prinzip zugrundeliegt, haben als wesentliches Element eine Feder eingebaut, wobei "Feder" = etwas, bei dem man umso mehr Kraft aufwenden muß, je stärker man es zusammendrücken (oder auseinanderziehen) will. Solange die Feder nicht überdehnt etc. wird, ist ihre Deformation ein leicht erfaß- und auswertbares Maß für die Kraft. Wegen F = m g kann man die Skala für ein bestimmtes g* in kg eichen, aber die Waage zeigt die Masse dann nur korrekt an, wenn das g an ihrem Ort gleich g* ist. Auf dem Mond käme ihr Zeiger bei einem 84 kg schweren Astronauten nahe bei "14 kg" zu stehen. Auf einer Skala in N würde sie dagegen die Gewichtskraft für alle g richtig anzeigen. Beispiele für solche Waagen sind elektronische Küchen-/Badezimmer-/Allzweckwaagen.
3. Eine Methode zur Massenmessung, die auch bei fehlendem Gravitationsfeld funktionieren würde, wäre, eine bekannte Masse und die unbekannte Masse mit definierter Geschwindigkeit unelastisch zusammenstoßen zu lassen, und die Geschwindigkeit nachher zu messen und auszuwerten. Hier würde man nicht die "Schwer sein"-Eigenschaft von Massen messen, sondern die "Träge sein"-Eigenschaft. Das ist jedoch statthaft, weil es bei Massen laut Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie grundsätzlich so ist, daß diese beiden Eigenschaften in genau der gleichen Stärke ausgeprägt sind, d. h. es ist unmöglich, daß eine Masse doppelt so schwer ist wie eine andere, aber 2.3 mal so träge. Jede Masse, die x-mal so schwer ist wie eine andere, ist auch genau x-mal so träge, und daher ist es egal, welche Eigenschaft man zur Messung einer Masse heranzieht.
Mit freundlichem Gruß
Martin
Hallo Martin,
eine einfachere Methode die träge Masse zu messen, wäre sicherlich sie zu beschleunigen.
Dazu setzt man sie auf einen reibungsfreien Schlitten, der Bewegungsfreiheit senkrecht zum Gravitationsfeld besitzt und beschleuinigt die Masse mit einer konstanten Kraft. z.B: mit einer Feder.
Anhand der nach 1 Sekunde erreichten Geschwindigkeit ergibt sich dann die Masse.
Scheint mir einfacher als inelastische Stöße.
Liebe Grüße,
Max
Hallo Max,
eine einfachere Methode die träge Masse zu messen, wäre
sicherlich sie zu beschleunigen.
einfacher vielleicht, aber dafür auch wieder "indirekter". Man bräuchte ja eine Feder, die die erforderliche Kraft bekannter Größe erzeugt. Dazu muß man sie eichen, und das wiederum erfordert eine bekannte Masse. Das von Dir angegebene Verfahren besteht also aus zwei Schritten: 1. der Eichung (Feder beschleunigt Eichmasse; aus der erzielten Beschleunigung ergibt sich die Federkraft) und zweitens der Messung (geeichte Feder beschleunigt unbekannte Masse; aus der erzielten Beschleunigung ergibt sich der Massenwert). Mein Verfahren mit dem inelastischen Stoß ist dagegen einfacher in dem Sinne, daß es keiner Eichung bedarf und somit nur aus einem Schritt besteht. Die Feder ist also eigentlich bloß ein Hilfsmittel, auf das man prinzipiell verzichten kann.
Dazu setzt man sie auf einen reibungsfreien Schlitten, der
Bewegungsfreiheit senkrecht zum Gravitationsfeld besitzt und
beschleuinigt die Masse mit einer konstanten Kraft. z.B: mit
einer Feder. [...]
Scheint mir einfacher als inelastische Stöße.
Für einen inelastischen Stoß benötigt man der reibungsfreien Schlitten (Luftkissenbahn) zwei: auf den einen kommt die bekannte Masse, auf den anderen das Meßobjekt. Damit der Stoß inelastisch wird, wird auf die "Stoßstangen" der Schlitten Klettband geklebt. Ein Schlitten kann in Ruhe sein. Gemessen werden muß die Geschwindigkeit des anderen vor dem Stoß und die Geschwindigkeit des Zwei-Schlitten-"Zuges" danach. Die Massen der Schlitten müßten bei der Berechnung natürlich berücksichtigt werden.
Aber wozu das alles eigentlich? Eine Balkenwaage funktioniert schließlich auch im schwerelosen Raum anstandslos, wenn man sie (für die kurze Dauer der Messung) einfach in der geeigneten Richtung beschleunigt, wobei die Größe dieser Beschleunigung nicht mal ins Ergebnis eingeht. Nach der ART ist die Wirkung dieser Aktion ja von einem Gravitationsfeld prinzipiell nicht zu unterscheiden.
Schöne Grüße zurück
Martin
Ein weiteres Beispiel ist die Bestimmung der MASSE der Astronauten auf der int. Raumstation ISS. Dort herrscht Schwerelosigkeit, daher Gewicht(skraft) = 0.
Die Probekörper (Astronauten) werden auf ein Gerät geschnallt, das in Schwingungen versetzt wird. Die zusätzliche Masse führt zu einer Verschiebung der Resonanzfrequenz. Die Resonanzkurve (Auslenkung als Funktion der Anregungsfrequenz) wird gemessen.
siehe z.B http://www.brandts-physikseiten.de/mechanik2.html
Gruss
Albert
Hi,
Kraft ist Masse mal Beschleunigung.
Die Beschleunigung ist hier auf der Erde mehr oder weniger eine Konstante (9,81 m/s^2).
Du kannst Dich aber auch in eine Zentrifuge setzen (Karussell) und messen, mit welcher Kraft es Dich an die Außenwand presst.
Gruß
Moriarty
Jede konventionelle Waage misst nur die Gewichtskraft.
Kennt irgendjemand denn eine - von normalen Menschen
verwendete - Methode zur direkten Messung der Masse, bei der
nicht in Wirklichkeit das Gewicht gemessen wird ?
Das kommt darauf an, wie genau man es nimmt. Ein Meßvorgang besteht ja darin, daß eine unbekannte Größe mit einer bekannten Größen verglichen wird. Bei einer Balkenwaage ist es nun Ansichtssache, ob man eine unbekannte Gewichtskraft mit der Gewichtskraft einer bekannten Masse oder eine unbekannte Masse mit einer bekannten Masse vergleicht. Ich tendiere aber eher zu letzterem, weil die Gewichtskraft mit diesem Meßprinzip nicht bestimmt werden kann. Eine Balkenwaage würde auf dem Mond das gleiche Ergebnis liefern, wie auf der Erde, obwohl die Gewichtskraft dort viel kleiner ist.
Wenn man es sehr genau nimmt und nur eine direkte Messung der Masse gelten läßt, dann muß man zunächst einmal die Frage stellen, welche Masse man eigentlich bestimmen will. In der newtonschen Mechanik unterscheidet man ja träge und schwere Masse, die sich unterschiedlich äußern und deshalb unterschiedlich gemessen werden müssen. Die träge Masse eines Körpers läßt sich beispielsweise bestimmen, indem man ihn am Ende einer Feder befestigt, das Ganze in Schwingung versetzt und die Frequenz mißt. Zur Bestimmung der schweren Masse eignet sich eine Gravitationswaage, bei der man die Beschleunigung einer kleinen Probemasse im Gravitationsfeld des fixierten Körpers mißt.
