Die schwere Masse kann über das Gewicht bestimmt werden. Auf Erde und Mond hat ein bestimmter Körper sicher unterschiedliche Gewichte. Alles wiegt auf dem Mond nur etwa 1/6 von dem was es auf der Erde wiegt.
Deswegen können Astronauten trotz des über 60 kg schweren Überlebenssystems auf dem Mond hüpfen wie ein Känguru.
Gewichte sind also unterschiedlich, sie hängen von dem anziehenden Himmelskörper ab.
Die schwere Masse eines Gegenstandes bleibt, denn sie bestimme ich ja über eine Balkenwaage durch Vergleich mit einer Normmasse, z.B. dem Ur-Kilogramm.
Dann greifen auf beiden Seiten der Balkenwaage sicher auf dem Mond kleinere Gewichtskräfte an als auf der Erde, aber wenn in jeder Waagschale die gleiche schwere Masse liegt, ist die Balkenwaage trotzdem im Gleichgewicht.
Schwere Massen sind unabhängig vom Ort, auch wenn man sie nicht immer messen kann..
Das bedeutet: In der Schwerelosigkeit der ISS (egal warum sie dort vorliegt) ist eine Balkenwaage wirkungslos...der Balken bleibt in jeder Lage einfach stehen...
Man kann dort also über Gewichte keine schwere Masse bestimmen.
Aber es gibt einen Trick, der eigentlich keiner ist sondern eine der erstaunlichsten Eigenschaften unserer Welt....
10.4 Massen sind träge
Wir können auch ohne Wiegen feststellen, ob eine große oder kleine Masse vorliegt.
Stellt euch eine 1m große Kugel vor. Einmal soll sie aus gelb angestrichenem Styropor bestehen und einmal aus gleich angestrichenem Stahl.
Legt beide Kugeln nebeneinander. Um die Stahlkugel zu erkennen, müsst ihr die Kugeln nicht wiegen, sondern nur anschubsen.
Die massereiche Kugel lässt sich schwer in Bewegung versetzen...sie ist träge.
Das merken auch die Astronauten auf der ISS.
Sie könnten eine Balkenwaage zum Massenvergleich nutzen. Die beiden zu vergleichenden Massen werden in die Waagschalen gelegt und dann wird die Balkenwaage beschleunigt. Die Waagschale mit der größeren Masse bleibt zurück.
Das macht man etwas eleganter, wenn man die Astronauten "wiegen" möchte. Sie legen sich über eine Feder und bringen diese zum Schwingen. Die Schwingungsfrequenz hängt von der Masse ab (wie, lernen wir noch) und kann zur Massenbestimmung benutzt werden.
Halt!
Jetzt müssten Fragen kommen...
Das hat doch nichts mit Wiegen zu tun...sondern das ist doch das, was wir Trägheit nennen:
Massen sind träge, sie widersetzen sich Bewegungsänderungen.
Alle eben genannten Verfahren bestimmen nicht die schwere Masse der Gegenstände, das geht unter Schwerelosigkeit nicht.
Die so bestimmte Masse nennt man deshalb "träge Masse".
Macht euch klar, das mit "schwerer" Masse und "träger" Masse zwei vollkommen unterschiedliche Eigenschaften bestimmt werden.
Die schwere Masse gibt an, wie eine Masse auf Schwerkraft, also auf eine Anziehung durch einen Planeten reagiert.
Die träge Masse gibt an, wie eine Masse reagiert, wenn ich sie beschleunige, abbremse oder ablenke.
Um die schwere Masse eines Körpers zu spüren, muss ich ihn (auf der Erde) anheben...und seine träge Masse zu spüren, muss ich dagegen treten....
Unser Gefühl und Erfahrung sagt ganz klar:
Je schwerer etwas ist, desto träger ist es auch.
Wenn also Astronaut A in der ISS eine größere träge Masse als Astronaut B feststellt, dann wird er auf der Erde sicher auch schwerer sein.
Um den gleichen Faktor?
Und was ist denn nun Masse? Ein Maß für die Stärke einer Anziehung oder ein Maß für die Trägheit oder gar ein Maß für die Materiemenge, wie es in vielen Büchern (falsch) steht?
Konkret: Sind 70 kg schwere Masse genauso viel wie 70 kg träge Masse? Und liegt dann 70 kg Materie vor?
Wir haben noch einiges vor uns....
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