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Was ist die Gewichtskraft?

Eigentlich sagt das Wort schon alles aus, was man dazu wissen sollte; es geht um die ständige Kraft, mit der ein Gewicht auf seine Unterlage drückt. Aber warum ist das denn so ?

Ohne nun die Gravitation wirklich erklären zu wollen, was dem Autor sofort den Physik-Nobelpreis einspielen würde, soll hier nur festgestellt werden, dass unser Planet auf Grund seiner riesigen Masse jede andere (meistens kleinere) Masse anzieht. Der Planet erzeugt also aus sich selbst heraus ein Gravitationsfeld. Im Grunde handelt es sich dabei um eine Beschleunigung, die auf jede Masse einwirkt und jeden von uns mit den Füßen am Boden hält. Mit gewissen kleinen Abweichungen in gewissem Rahmen beträgt diese Gravitationsbeschleunigung auf der Erdoberfläche ca. 9.81 m/s2.

Die Kraft ist physikalisch definiert als das Produkt aus Masse mal Beschleunigung. Ein Gewicht mit der Masse von einem Kilogramm wird also mit seiner individuellen Gewichtskraft 1 kg x 9.81 m/s2 = 9.81 N (Newton) von der Erde angezogen. Man hat für diese Gewichtseinheitskraft auch die Bezeichnung Kilopond eingeführt. Auf der Erde (und nur auf der Erde auf Meeresniveau) gilt also, dass solch ein 1 kg Gewicht mit der Gewichtskraft von einem Kilopond (kp) von der Erde angezogen wird.

Auf dem Mond, und jene Glücklichen, die die Apollo-Missionen schon bewusst miterleben durften, werden sich gern daran erinnern, herrscht eine Gravitationsbeschleunigung, die nur in etwa 1/6 derjenigen auf der Erde entspricht. Dort drückt ein 80 kg Mann dann nur mit einer Gewichtskraft von 13,3 kp (Kilopond) auf eine Personenwaage ein. Aber so weit müssen wir nicht reisen, um zu verstehen, dass die Gewichtskraft eine recht variable Größe ist. Wer auf einen Berg steigt, vielleicht gar auf den Mount Everest, erfährt ebenfalls eine geringere Gewichtskraft, weil die Gravitationsbeschleunigung mit der Höhe etwas abnimmt. Mit zunehmender Höhe entfernen wir uns immer weiter vom so genannten Attraktionszentrum, was ja der Erdkern, genauer gesagt sogar den Erdmittelpunkt darstellt. Der so genannte Freiluftbeitrag der Gravimetrie beträgt -0,3086 mgal/m; das bedeutet, auf ca. 9000 m Höhe ist die Schwerebeschleunigung ca. 2700 mgal geringer, das sind 0.027 m/s2 weniger Erdbeschleunigung als normalerweise unten auf Meereshöhe. Unser 80 kg Mann drückt also auf dem höchsten Berg der Welt mit einer Gewichtskraft von 79.8 kp auf die Waage. Das wird ihm aber nicht viel helfen, denkt man an den schweren Rucksack mit Ausrüstung, den er da hoch geschleppt hat. Alles zusammen erhöht nun auch die Gewichtskraft des Gesamtsystems Mann+Rucksack.

Übrigens erzeugt die Erdrotation am Äquator eine maximale Zentrifugalkraft, die nach außen, also dort nach oben wirkt. Auch sie reduziert etwas die Schwerebeschleunigung, sodass unser Mann (jetzt wieder ohne Rucksack) am Äquator etwas leichter ist als am Nord- oder Südpol. Dem begeisterten Leser sei diese kleine Denksportaufgabe überlassen, wieviel das wohl ausmacht.