Wiegen auf dem Mond

KW · Anmeldungsdatum: 24.01.2015 Beiträge: 4

Meine Frage:
Durch ein Experiment auf dem Mond sollen Sie die Gewichtskraft und die Masse einer Tafel Schokolade bestimmen, die auf der Erde 100g wiegt. Dazu steht Ihnen eine Federwaage und eine Balkenwaage ,mit einem Wägesatz zur Verfügung. Mit welcher Waage können Sie die Masse bestimmen? Begründen Sie den Unterschied, indem Sie den Unterschied zwischen Gewichtskraft und Masse begründen.

Meine Ideen:
Die Masse ist ein Maß dafür, wie viel Materie in einem Gegenstand ist. Die Gewichtskraft hingegen ist ein Maß dafür, wie stark die Schwerkraft an dem Gegenstand ?zieht?.

Die Masse ist überall die Gleiche ? ob die Tafel auf der Erde oder auf dem Mond ist oder im Weltall schwebt ? da die Menge des "Stoffs" sich nicht ändert. das Gewicht hingegen hängt davon ab, wie stark die Schwerkraft in jedem Moment auf sie wirkt; auf dem Mond wiegt die Tafel weniger als auf der Erde weil dort weniger G-Kräfte auf dich wirken.

Doch wie soll ich das auf die Waagen beziehen...

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5063

Quotenkrüppel · Anmeldungsdatum: 24.01.2015 Beiträge: 20

Was du schreibst stimmt ! Die Masse ändert sich nie, egal wo sich die Schokolade befindet.

Das Gewicht, also die Gewichtskraft, die an der Schokolade zieht ändert sich dagegen schon (auf dem Mond nur ca

).

Du musst überlegen wie die beiden Waagen funktionieren:
Eine Federwaage ist eine Feder, an der unten das Gewicht der Schokolade zieht. Was hier gemeint ist: Die Federwaage ist so gebaut dass die Schokolade sie auf der Erde um z.B. 2cm dehnt. Wäre das auf dem Mond genauso ?

Die Balkenwaage funktioniert durch einen Gewichtsvergleich: "Ist die Schokolade die eine Masse von 100g hat genauso schwer wie ein 100g-Gewichtsstück in der anderen Waagschale". Also im Endeffekt wird hier vergleichen ob an beiden Waagschalen die gleiche Gewichtskraft nach unten zieht. Überlege dir bei der Balkenwaage einmal wie sich das mit der Gewichtskraft des Gewichtsstückes das du ja als Kontrolle benutzt auf dem Mond verhält.

Kommst du da auf eine Idee ?

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18193

Federwaagen können auch schwingen, wie Federpendel ...

Tueffel · Anmeldungsdatum: 26.12.2014 Beiträge: 143

@DrStupid/TomS.
Sagt mal, weshalb könnt ihr KW nicht einfach eine "physikalisch vernüftige" Antwort geben? Quotenkrüppel konnte es. Die Frage ist einedeutig und einfach zu beantworten.
Die Masse der Schokolade verändert sich nicht. Unabhängig davon, ob sie sich auf der Erde befindet oder auf dem Mond. Das stellt man leicht durch direkten Vergleich mit einer anderen bekannten Masse (Wägestück) mit Hilfe einer Bakenwaage fest. Die Gewichtskraft der Schokalade ist auf dem Mond geringer als auf der Erde, weil die Masse bzw. die Gravitationsfeldstärke g des Mondes geringer ist, als die der Erde. Das kann man durch Kraftmessung mit einer Federwaage feststellen.
Zunächst einmal soviel zu "physikalisch vernünftig".

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18193

Jein.

Wie DrStupid und ich behaupten, ist das nicht die ganze Wahrheit. Und sie wird in fast allen Aufgabenstellungen und Lösungen verschwiegen.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18193

Also, auch wenn wir da im Sinne des Fragestellers abschweifen:

Die Bewegungsgleichung einer Federwaage lautet

Die statische Auslenkung aus der Ruhelage folgt für Geschwindigkeit Null, also

E entspricht dabei der potentiellen Energie, die in der Feder (mit Federkonstante D) sowie der Höhe x (mit Ortsfaktor g) gespeichert ist.

Nun kann man die Federwaage jedoch auch in kleine Schwingungen versetzen, d.h. die o.g. DGL integrieren. Ohne Berücksichtigung der Gravitationskraft resultieren daraus einfach harmonische Schwingungen um die Ruhelage. Unter Einbeziehung der Gravitation ist das nicht mehr der Fall.

DrStupid · Anmeldungsdatum: 07.10.2009 Beiträge: 5063