Gewichtsdefinition in der Wissenschaft

Die alltägliche Definition von Gewicht ist ein Maß dafür, wie schwer eine Person oder ein Gegenstand ist. In der Wissenschaft ist die Definition jedoch etwas anders. Gewicht ist der Name der Kraft, die aufgrund der Erdbeschleunigung auf ein Objekt ausgeübt wird. Auf der Erde entspricht das Gewicht der Masse multipliziert mit der Erdbeschleunigung (9,8 m / s)² auf der Erde).

Wichtige Erkenntnisse: Gewichtsbestimmung 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 und eine Richtung. Mit anderen Worten, Masse ist eine skalare Größe, während Gewicht eine Vektorgröße ist.
• In den Vereinigten Staaten ist das Pfund eine Einheit der Masse oder des Gewichts. Die SI-Gewichtseinheit ist der Newton. Die cgs-Gewichtseinheit ist das Dyn.

Gewichtseinheiten

In den Vereinigten Staaten sind die Einheiten von Masse und Gewicht gleich. Die gebräuchlichste Gewichtseinheit ist das Pfund (lb). Manchmal werden jedoch das Pfund und die Schnecke verwendet. Das Pfund ist die Kraft, die benötigt wird, um eine 1-Pfund-Masse mit 1 Fuß / s zu beschleunigen². Die Schnecke ist die Masse, die mit 1 ft / s beschleunigt wird² wenn 1 Pfund Kraft auf sie ausgeübt wird. Eine Schnecke entspricht 32,2 Pfund.

Im metrischen System sind Massen- und Gewichtseinheiten getrennt. Die SI-Gewichtseinheit ist das Newton (N), was 1 Kilogramm pro Sekunde im Quadrat entspricht. Dies ist die Kraft, die erforderlich ist, um eine Masse von 1 kg mit 1 m / s zu beschleunigen². Die cgs-Gewichtseinheit ist das Dyn. Das Dyn ist die Kraft, die benötigt wird, um eine Masse von einem Gramm mit einer Geschwindigkeit von einem Quadratzentimeter pro Sekunde zu beschleunigen. Ein Dyn 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 in einem Objekt enthaltene Materiemenge. Es ist Eigentum der Materie und ändert sich nicht. Das Gewicht ist ein Maß für die Auswirkung 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 jedoch nur etwa ein Drittel der Masse auf dem Mars.

Masse und Gewicht messen

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

Zum Messen des Gewichts können zwei Methoden verwendet werden. Eine Waage kann zum Messen des Gewichts (in Masseneinheiten) verwendet werden. Waagen funktionieren jedoch ohne die Schwerkraft nicht. Kein Tee kalibriert Gleichgewicht auf dem Mond würde den gleichen Wert ergeben wie auf der Erde. Die andere Methode zur Gewichtsmessung ist die Federwaage oder die pneumatische Waage. Diese Vorrichtung berücksichtigt die lokale Schwerkraft auf ein Objekt, so dass eine Federwaage an zwei Stellen ein geringfügig unterschiedliches Gewicht für ein Objekt ergeben kann. Aus diesem Grund werden Waagen so kalibriert, dass sie das Gewicht eines Objekts bei normaler Nenndichte angeben. Handelsübliche Federwaagen müssen neu kalibriert werden, wenn sie von einem Ort an einen anderen gebracht werden.

Gewichtsabweichung über die Erde

Zwei Faktoren verändern das Gewicht an verschiedenen Orten auf der Erde. Mit zunehmender Höhe nimmt das Gewicht ab, da der Abstand zwischen einem Körper und der Masse der Erde zunimmt. Zum Beispiel würde eine Person, die 150 Pfund auf Meereshöhe wiegt, ungefähr 149,92 Pfund auf 10.000 Fuß über Meereshöhe wiegen.

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

Quellen

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