39 13 Newton und der Apfel Wenn man im Alltag etwas prüfend hebt, dann sagt man, das Ding hat viel oder wenig Gewicht. Unter Gewicht versteht man also, wie stark etwas von der Erde angezogen und auf den Boden gedrückt wird. Das ist ziemlich physikalisch formuliert. Weil das Gewicht eine Kraft ist, spricht man in der Physik allerdings etwas exakter von der Gewichtskraft. Die Gewichtskraft gibt an, wie stark ein Objekt von der Erde angezogen wird. Sie wird, wie jede Kraft, in der Einheit Newton (N) angegeben. Damit wird Isaac Newton geehrt, dessen Gesetzte du in Kap. 12 kennen gelernt hast. Zum Beispiel kannst du an einer Federwaage die Gewichtskraft in Newton ablesen ( A2 ). Je stärker etwas von der Erde angezogen wird, desto stärker dehnt sich die Feder und desto mehr Newton werden angezeigt (B 13.5). Eine Tafel Schokolade mit einer Masse von 100 g wird von der Erde zum Beispiel mit der Kraft von 1 N angezogen und 1 kg Zucker mit der Kraft von 10 N. Und da sind wir jetzt wieder beim – zugegeben – nicht leicht zu durchblickenden Unterschied zwischen Masse und Gewicht. Im Alltag werden beide Ausdrücke in einen Topf geworfen, aber in der Physik ist das etwas anderes, und deshalb müssen wir uns das genauer ansehen. Am besten kann man das verstehen, wenn man das 2. Newtonsche Gesetz dazu nimmt und etwas anpasst (B 13.6). 1 kg 0,1 kg 0,5 kg 10 N 5 N 1 N B 13.5 Federwaagen mit verschiedenen Massen. Die weißen und roten Streifen entsprechen je 1 N. Rechts ist die Röhre aufgeschnitten, damit du die Feder im Inneren siehst. Federwaagen sind also Kraftmesser. B 13.6 Die Gewichtskraft gibt an, mit wie vielen Newton ein Objekt von der Erde angezogen wird. Sie kann mit dem 2. Newtonschen Gesetz ermittelt werden. Je größer die Masse eines Objekts ist, desto schwerer ist es, seine Geschwindigkeit in irgendeiner Form zu ändern ( A 1 ). Die Masse wird in Kilogramm angegeben. Nun sagt das 2. Newtonsche Gesetz, dass Kraft gleich Masse mal Beschleunigung ist. Im speziellen Fall ist die Gewichtskraft gleich Masse mal Fallbeschleunigung (Kap. 12.3, S. 27). Wenn man also die Kilogramm mit dem Wert 10 multipliziert, dann bekommt man die Gewichtskraft in Newton. Machen wir eine Spritztour durchs Sonnensystem und sehen uns dabei den Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft an. Eine Schokolade mit einer Masse von 100 g hat überall im Universum 100 g (B 13.7). Sie ist also überall gleich schwer anzuschubsen. Die Gewichtskraft hängt aber davon ab, wo sich die Masse gerade befindet. Auf der Erde wiegt die Schokolade 1 N, es schaut bei der Federwaage nur der unterste rote Teil der Skala raus. Am Mars wiegt sie bloß 1/3 N und am Mond gar nur 1/6 N – die Skala ist also fast nicht mehr zu sehen. Am Jupiter, dem fettesten Planeten in unserem Sonnensystem, wiegt die Schokolade 2,5 N und auf der Sonne sogar satte 27,4 N – natürlich würde sie auch sehr rasch schmelzen! Auf der Sonne ist die Schokolade daher 165-mal so schwer wie auf dem Mond! Caramba! Jupiter 2,5 N Sonne 27,4 N 100 g Schokolade Erdmond Mars Erde 1 N 1/3 N 1/6 N 100 g Schokolade 100 g Schokolade 100 g Schokolade 100 g Schokolade B 13.7 Die Gewichtskraft einer Tafel Schokolade in Newton an verschiedenen Orten unseres Sonnensystems. Während die Masse mit 100 g überall gleich ist, ist die Gewichtskraft unterschiedlich groß, weil die Masse unterschiedlich stark angezogen wird. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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