Wissenschaft

Gewichtsdefinition in der Wissenschaft

Die alltägliche Definition von Gewicht ist ein Maß dafür, wie schwer eine Person oder ein Objekt ist. Die Definition ist jedoch in der Wissenschaft etwas anders. Das Gewicht ist der Name der Kraft auf ein Objekt durch die ausgeübte Beschleunigung der Schwerkraft. Auf der Erde entspricht das Gewicht der Masse multipliziert mit der Erdbeschleunigung (9,8 m / s 2 auf der Erde).

Wichtige Erkenntnisse: Gewichtsdefinition in der Wissenschaft

  • Das Gewicht ist das Produkt der Masse multipliziert mit der auf diese Masse einwirkenden Beschleunigung. Normalerweise ist es die Masse eines Objekts multipliziert mit der Erdbeschleunigung.
  • Auf der Erde haben Masse und Gewicht den gleichen Wert und die gleichen Einheiten. Das Gewicht hat jedoch eine Größe wie die Masse plus eine Richtung. Mit anderen Worten, Masse ist eine skalare Größe, während Gewicht eine Vektorgröße ist.
  • In den Vereinigten Staaten ist das Pfund eine Masse- oder Gewichtseinheit. Die SI-Gewichtseinheit ist der Newton. Die cgs-Gewichtseinheit ist das Dyne.

 

Gewichtseinheiten

In den Vereinigten Staaten sind die Einheiten von Masse und Gewicht gleich. Die häufigste Gewichtseinheit ist das Pfund (lb). Manchmal werden jedoch das Poundal und die Schnecke verwendet. Das Pfund ist die Kraft, die benötigt wird, um eine 1-Pfund-Masse mit 1 Fuß / s 2 zu beschleunigen . Der Butzen ist die Masse, die mit 1 ft / s 2 beschleunigt wird, wenn 1 Pfund Kraft auf ihn ausgeübt wird. Eine Schnecke entspricht 32,2 Pfund.

Im metrischen System sind Masse- und Gewichtseinheiten getrennt. Die SI-Gewichtseinheit ist der Newton (N), der 1 Kilogramm Meter pro Sekunde im Quadrat entspricht. Dies ist die Kraft, die erforderlich ist, um eine 1-kg-Masse um 1 m / s 2 zu beschleunigen . Die cgs-Gewichtseinheit ist das Dyne. Das Dyn ist die Kraft, die benötigt wird, um eine Masse von einem Gramm mit einer Geschwindigkeit von einem Zentimeter pro Sekunde im Quadrat zu beschleunigen. Ein Dyne entspricht genau 10 -5 Newton.

 

Masse gegen Gewicht

Masse und Gewicht sind leicht zu verwechseln, besonders wenn Pfund verwendet werden! Masse ist ein Maß für die Menge an Materie, die in einem Objekt enthalten ist. Es ist Eigentum der Materie und ändert sich nicht. Das Gewicht ist ein Maß für die Wirkung der Schwerkraft (oder einer anderen Beschleunigung) auf ein Objekt. Die gleiche Masse kann je nach Beschleunigung ein unterschiedliches Gewicht haben. Zum Beispiel hat eine Person auf der Erde und auf dem Mars die gleiche Masse, wiegt aber auf dem Mars nur etwa ein Drittel so viel.

 

Masse und Gewicht messen

Die Masse wird auf einer Waage gemessen, indem eine bekannte Materiemenge (ein Standard) mit einer unbekannten Materiemenge verglichen wird.

Zwei Methoden können verwendet werden, um das Gewicht zu messen. Eine Waage kann verwendet werden, um das Gewicht (in Masseneinheiten) zu messen. Waagen funktionieren jedoch ohne Schwerkraft nicht. Beachten Sie, dass eine kalibrierte Waage auf dem Mond den gleichen Wert ergibt wie eine auf der Erde. Die andere Methode zur Gewichtsmessung ist die Federwaage oder die pneumatische Waage. Dieses Gerät berücksichtigt die lokale Schwerkraft auf ein Objekt, sodass eine Federwaage an zwei Stellen ein geringfügig unterschiedliches Gewicht für ein Objekt ergeben kann. Aus diesem Grund werden die Waagen so kalibriert, dass sie das Gewicht eines Objekts bei nominaler Standardgravitation ergeben. Kommerzielle Federwaagen müssen neu kalibriert werden, wenn sie von einem Ort zum anderen bewegt werden.

 

Gewichtsabweichung über die Erde

Zwei Faktoren verändern das Gewicht an verschiedenen Orten auf der Erde. Eine zunehmende Höhe verringert das Gewicht, weil es den Abstand zwischen einem Körper und der Masse der Erde vergrößert. Zum Beispiel würde eine Person, die 150 Pfund auf Meereshöhe wiegt, ungefähr 149,92 Pfund auf 10.000 Fuß über dem Meeresspiegel wiegen.

Das Gewicht variiert auch mit dem Breitengrad. Ein Körper wiegt an den Polen etwas mehr als am Äquator. Dies ist teilweise auf die Ausbuchtung der Erde in der Nähe des Äquators zurückzuführen, durch die Objekte etwas weiter vom Massenschwerpunkt entfernt an der Oberfläche platziert werden. Der Unterschied der Zentrifugalkraft an den Polen im Vergleich zum Äquator spielt ebenfalls eine Rolle, wenn die Zentrifugalkraft senkrecht zur Erdrotationsachse wirkt.

 

Quellen

  • Bauer, Wolfgang und Westfall, Gary D. (2011). Universitätsphysik mit moderner Physik . New York: McGraw Hill. p. 103.  ISBN  978-0-07-336794-1 .
  • Galili, Igal (2001). „Gewicht gegen Gravitationskraft: historische und pädagogische Perspektiven“. Internationale Zeitschrift für naturwissenschaftliche Bildung . 23: 1073. doi: 10.1080 / 09500690110038585
  • Gat, Uri (1988). „Das Gewicht der Masse und das Durcheinander des Gewichts“. In Richard Alan Strehlow (Hrsg.). Standardisierung der technischen Terminologie: Prinzipien und Praxis – zweiter Band. ASTM International. S. 45–48. ISBN 978-0-8031-1183-7.
  • Knight, Randall D. (2004). Physik für Wissenschaftler und Ingenieure: ein strategischer Ansatz h. San Francisco, USA: Addison-Wesley. S. 100–101. ISBN 0-8053-8960-1.
  • Morrison, Richard C. (1999). „Gewicht und Schwerkraft – die Notwendigkeit einheitlicher Definitionen“. Der Physiklehrer . 37: 51. doi: 10.1119 / 1.880152

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