(C) science.lu
Wir haben es alle schon gespürt! Fährt ein Fahrstuhl nach unten los, scheinen wir plötzlich leichter zu werden. Handelt es sich nur um Einbildung, oder ändert unser Gewicht tatsächlich?
Würden wir im Fahrstuhl auf einer Personenwaage stehen, so würde sie tatsächlich im Augenblick der Beschleunigung nach unten weniger anzeigen. Ist dies der Beweis, dass unser Gewicht abgenommen hätte?
Nein, aus dem einfachen Grund, dass während der Beschleunigung die Personenwaage nicht mehr das Gewicht anzeigt.
Ruht die Fahrkabine, so drücken unsere Füße auf die Personenwaage mit der gleichen Kraft wie unser Gewicht. Beim Losfahren der Fahrkabine entzieht sich plötzlich die Personenwaage unseren Füßen. Es ist so, als ob sie von unseren Füßen weggezogen würde. Folglich drücken unsere Füße weniger fest auf sie. Sie zeigt also einen kleineren Wert an.
Wissenschaftlich betrachtet ist unser Gewicht die Anziehungskraft der Erde auf unsern Körper.
Und diese Anziehungskraft hängt nicht davon ab, ob wir uns in einem Aufzug oder außerhalb befinden, ganz gleich ob der Aufzug startet oder nicht.
Im alltäglichen Sprachgebrauch wird das Gewicht oft mit der Masse verwechselt.
Zu Unrecht übrigens. Nach dem berühmten Physiker Isaac Newton versteht man unter Masse die Quantität der im Körper enthaltenen Materie. Es leuchtet ein, dass auch diese nichts mit der Bewegung eines Aufzugs zu tun hat.
Es bleibt uns nichts Anderes übrig, als zu schlussfolgern, dass unser Gewicht im Fahrstuhl nicht ändert, ganz gleich welchen Bewegungen wir auch ausgesetzt sein mögen!
Zum besseren Verständnis!
Stellen wir uns vor, der Lift würde nach unten losfahren und schneller beschleunigen als man selbst im freien Fall beschleunigen würde (Fallbeschleunigung = g 9,8 m/s2). Wir würden dann tatsächlich frei fallen, und der Kabinenboden würde sich zusätzlich noch von unseren Füßen entfernen und die Kabinendecke würde unsern Kopf treffen. Unsere Füße könnten also überhaupt nicht mehr auf den Boden drücken.
Und was wäre, wenn die Fahrstuhlkabine mit genau der gleichen Beschleunigung wie im freien Fall beschleunigen würde? Wir würden dann im Innern des Fahrstuhls mit der gleichen Beschleunigung nach unten fallen, wie die Kabine, und wären, relativ zur Kabine, schwerelos. Unsere Füße würden nicht auf den Boden drücken. Das heißt aber nicht, dass wir kein Gewicht mehr hätten. Ganz im Gegenteil. Das Gewicht ist der Grund, weshalb wir fallen - also wirkt es immer noch.
Das Phänomen der Schwerelosigkeit, unweit von der Erde entfernt, findet übrigens in allen Erd-Satelliten statt. Diese sind eigentlich dauernd dabei, auf die Erde zu fallen. Nur treffen sie diese nicht, da sie eine große Geschwindigkeit in die richtige Richtung besitzen.
Autor: André Mousset (MNHN)
Infobox
Anziehungskraft der Erde auf einen Körper in Erdnähe. Dabei spielt die tägliche Erdrotation eine sehr kleine Rolle. Man misst das Gewicht mit Hilfe eines Kraftmessers (Schraubenfeder mit in Newton geeichter Skala). Das Gewicht eines bestimmten Körpers ist sehr schwach ortsabhängig, hauptsächlich da die Auswirkung der Erdrotation umso stärker ist je näher der Körper sich beim Äquator befindet, und auch, da die Erde nicht kugelrund ist. Das Gewicht unterscheidet sich sehr geringfügig von der Gravitationskraft, welche, der Definition nach, von der Erdrotation unabhängig ist. Im internationalen Einheitssystem wird das Gewicht, wie alle Kräfte, in Newton (N) ausgedrückt.
Nach Isaac Newton ist die Masse ein Maß für die Quantität Materie, die im Körper enthalten ist. In der modernen Physik jedoch ist die Masse eines Körpers äquivalent zu seiner Energie. Im alltäglichen Leben ändert die Masse eines Körpers nicht, es sei denn, man verändert die Quantität Materie im Körper. Im internationalen Einheitssystem wird die Masse in Kilogramm (kg) ausgedrückt.
Im alltäglichen Leben werden Gewicht und Masse oft verwechselt. Man sagt zum Beispiel, „mein Gewicht beträgt 60 kg“ anstatt „meine Masse beträgt 60 kg“ oder „mein Gewicht beträgt 600 N“. Diese Verwechselung rührt von der Tatsache her, dass das Gewicht von der Masse abhängt, und zwar: Eine doppelt so große Masse hat auch eine doppeltes Gewicht. Das Gewicht lässt sich leicht berechnen indem man die Masse (in kg) mit 10 (genauer9,83 auf den Polen, 9,78 am Äquator, 9,81 in Luxemburg) multipliziert. Diese Zahlen gelten selbstverständlich nur für unsern Planeten. Auf dem Mond beträgt das Gewicht einer gleichen Masse nur ein 6. seines Gewichts auf der Erde. Zur Berechnung des Gewichts auf dem Mond muss man die Masse also mit 1,6 multiplizieren.
Darunter versteht man die Fallbewegung eines Körpers (aus dem Ruhezustand heraus) in unmittelbarer Nähe zur Erde, wenn der Körper nur seiner Gewichtskraft ausgesetzt ist. Es handelt sich um eine ideale Bewegung, bei der alle andern Kräfte vernachlässigt werden, insbesondere der Luftwiderstand. Der freie Fall kann also im Vakuum stattfinden. Messungen zeigen, dass alle Körper im Vakuum die gleiche Fallbewegung ausführen, unabhängig von ihrer Form oder Masse. In der Luft haben verschiedene Körper unterschiedliche Fallbewegungen, da ihre Luftwiderstände verschieden sind. (Der Luftwiderstand hängt sehr stark von der Form des Körpers ab. Außerdem ist er gering für kleine Geschwindigkeiten, doch steigt er schnell an, wenn die Geschwindigkeit zunimmt.)
