Was ist die Gewichtskraft, wie lautet ihre Formel und wo liegt der Unterschied zwischen Gewichtskraft und Masse? Das erfährst du im Video und in unserem Beitrag!
Die Gewichtskraft gibt an, wie stark ein Körper nach unten drückt oder gezogen wird. Sie kann mit der Formel Fg = m · g berechnet werden und hat eine bestimmte Stärke und eine Richtung.
Wie stark genau die Gewichtskraft ist, hängt dabei von der Masse m ab. Du kannst dir merken: je mehr Masse ein Körper hat, desto größer ist seine Gewichtskraft. Aber auch der Ortsfaktor g hat einen Einfluss. Je nachdem, wo du dich auf unserer Erde befindest, ist die Gewichtskraft nämlich unterschiedlich stark.
Die Richtung, in die die Gewichtskraft wirkt, ist dagegen immer dieselbe. Denn du und alles um dich herum werden Richtung Erdmittelpunkt gedrückt, beziehungsweise gezogen. Die Kraft gibt also an, wie stark du zum Beispiel auf dem Boden drückst und sie ist der Grund, warum du beim Trampolin springen wieder nach unten kommst.
Um die Gewichtskraft zu berechnen, nimmst du die Masse m eines Körpers mal den Ortsfaktor g:
In der Formel kannst du sehen, dass die entscheidenden Größen zur Berechnung die Masse m und der Ortsfaktor g sind.
Die Masse m eines bestimmten Körpers ist überall gleich. Egal ob du sie am Äquator oder am Nordpol misst, ein Kilogramm bleibt ein Kilogramm. Außerdem kannst du aus der Formel ableiten, dass je mehr Masse ein Körper hat, desto mehr Kraft ist nötig, um ihn zu beschleunigen.
Wie dir der Name schon sagt, ist der Ortsfaktor g vom Ort abhängig. Für unsere Erde gehst du jedoch von durchschnittlich aus und kannst zum Ortsfaktor auch Fallbeschleunigung sagen.
Um die Gewichtskraft zu berechnen, multiplizierst du zwei Größen miteinander:
Dadurch ergibt sich die Einheit Newton
Merke: Die Einheit der Gewichtskraft ist Newton N. Um einen Körper mit der Masse von einem kg um einen m/s2 zu beschleunigen, braucht man ein Newton N.
Obwohl du von einem durchschnittlichen Ortsfaktor von ausgehst, ist er überall auf unserer Erde ein kleines bisschen unterschiedlich — je nachdem wo du dich genau befindest. Am Äquator beträgt er zum Beispiel
. An den Polen ist der Ortsfaktor mit
etwas stärker.
Das liegt daran, dass unsere Erde ein bisschen ‚breiter‘ als ‚hoch‘ ist. Je weiter du vom Erdmittelpunkt entfernt bist, desto schwächer ist also der Ortsfaktor. Das gleiche gilt übrigens auch für sehr hohe Berge wie zum Beispiel den Mount Everest mit .
Diese Unterschiede treten jedoch nicht nur auf unserem Planeten auf. Verschiedene Himmelskörper haben nämlich ganz unterschiedliche Ortsfaktoren.
Ortsfaktor Mond:
Zum Beispiel beträgt der Ortsfaktor auf dem Mond 1,62 m/s2. Damit ist er um einiges geringer als der Ortsfaktor der Erde. Ein Körper mit der Masse 6 kg ist deshalb auf dem Mond genauso schwer wie ein Körper mit 1 kg auf der Erde.
Nun haben wir die nötigen Grundlagen, um die Gewichtskraft berechnen zu können. Betrachten wir dazu ein kleines Beispiel:
Neil Armstrong, der erste Mensch auf dem Mond, hatte eine Masse von 80 kg. Welche Gewichtskraft hatte der berühmte Astronaut auf der Erde und welche Kraft übte er aus, als er den Mond betrat? Das kannst du ganz einfach mit der Formel der Gewichtskraft berechnen.
1.) Für die Berechnung auf der Erde sind folgende Angaben gegeben:
Setzt du die gegebene Masse m und Erdbeschleunigung g in die Formel ein, kannst du die Gewichtskraft des Astronauten berechnen:
2.) Für die Berechnung auf dem Mond sind folgende Angaben gegeben:
Du siehst also, inwiefern die Gewichtskraft ortsabhängig ist. Obwohl die Masse des Astronauten auf beiden Planeten identisch war, übte er in Abhängigkeit der Fallbeschleunigung bzw. des Ortsfaktors verschiedene Kräfte aus. Dadurch konnte Neil Armstrong auf dem Mond nicht nur höher springen als auf der Erde, es dauerte auch länger, bis er wieder auf dem Boden angekommen ist.
In der Alltagssprache verwenden wir oft die Ausdrücke Gewicht und Masse als Synonyme. Physikalisch gesehen handelt es sich aber um sehr unterschiedliche Begriffe.
Wie du nun gelernt hast, kommt die Gewichtskraft aufgrund der Massenanziehung zustande. Diese Anziehung kannst du übrigens auch als Gravitation bezeichnen.
Aber wie kannst du die Gravitation zwischen zwei Körpern, zum Beispiel zwischen Erde und Mond berechnen? Schau dir unser Video zum Gravitationsgesetz an und finde es heraus!
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