Physik

Die Wirkungsweise der Gewichtskraft - Formel & Berechnung

Inhaltsverzeichnis:

In diesem Text erklären wir dir, was du unter dem Begriff der Gewichtskraft verstehst, welche wichtigen Begriffe du kennen solltest und wie man die Gewichtskraft berechnet.

Die Gewichtskraft ist eine Art der Kraft, die dir ständig begegnet, da alles um dich herum eine Masse und somit eine Gewichtskraft besitzt. Diese Masse, die Objekte besitzen, wirkt sich zum einen auf die Objekte selbst und zum anderen auf ihre Umgebung aus. Einerseits kann durch einen Gegenstand der Untergrund, auf dem dieser steht, verformt werden, andererseits kann das Objekt selbst beschleunigt werden. Schauen wir uns die Wirkung der Kräfte einmal für diese beiden Phänomene an.

Verformung durch die Gewichtskraft

Stell dir einmal vor, du stellst einen schweren Gegenstand auf eine Holzplatte. Du stellst fest, dass sich die Platte unter dem Gewicht des Objekts nach unten hin verbiegt.

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Durch das Abstellen des Objekts auf der Platte wirkt dessen Gewichtskraft ($F_g$)auf die Platte. Dadurch wird diese verformt. Aufgrund der Verformung der Platte wirkt eine gegenläufige Kraft ($F_f$). Diese kompensiert die Gewichtskraft des Objekts. Würdest du das Gewicht wieder von der Platte entfernen, würde diese Kraft auch dafür sorgen, dass sich die Platte zurückbiegt.

Das Kompensieren der Kräfte passiert ebenfalls, wenn man ein Objekt an ein Seil bindet und daran hängen lässt. Die nach unten gerichtete Gewichtskraft des Objekts wird durch die nach oben gerichtete Kraft des Seils kompensiert. Dadurch wird das Objekt an Ort und Stelle gehalten.

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Beschleunigung durch die Gewichtskraft

Sollte ein Objekt nicht auf einer Fläche stehen oder auf irgendeine Art und Weise festgehalten werden, befindet sich dieses Objekt im freien Fall. Schauen wir uns einmal an, welche Kräfte in dieser Situation wirken.

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Unterschiedliche Massen von Objekten spielen bei der Beschleunigung im freien Fall keine Rolle. Wir gehen dabei davon aus, dass bei einem Fall keine anderen Kräfte wirken als die der Erdbeschleunigung. Der Reibungswiderstand der Luft wird vernachlässigt.

In einem freien Fall werden Objekte beschleunigt. Dabei haben Gegenstände auf der Erde grundsätzlich die gleiche Beschleunigung. Diese beträgt 9,81 $\frac{m}{s^2}$. Das ist die sogenannte Fallbeschleunigung und wird mit dem Buchstaben $g$ abgekürzt. 

Gewichtskraft berechnen

Nachdem du nun kennengelernt hast, was man unter der Gewichtskraft versteht, wollen wir uns jetzt einmal anschauen, wie sich die Gewichtskraft eines Objekts, das sich im freien Fall befindet, berechnen lässt. Dafür musst du wissen, dass folgender Zusammenhang zwischen der Gewichtskraft, der Masse und der Fallbeschleunigung gilt.

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$F_g = m \cdot g$

An einem Beispiel wollen wir uns nun anschauen, wie du die Gewichtskraft eines Objekts berechnen kannst. $F_g$ ist die sogenannte Gewichtskraft und wird in der Einheit Newton ($N$) angegeben. Um diese zu berechnen, multiplizierst du die Masse ($m$) des Objekts, die in Kilogramm ($kg$) angegeben wird, mit dem Wert der Fallbeschleunigung ($g$), die in Meter pro Sekunde-Quadrat ($\frac{m}{s^2}$) angegeben wird. 

Beispiel

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Für ein Objekt mit einer Masse von $12kg$ ergibt sich eine Gewichtskraft in Höhe von $117,72 N$. Das ergibt sich aus der folgenden Rechnung: $12 kg\cdot 9,81\frac{m}{s^2} = 117,72 N$

Jetzt weißt du, was unter der Gewichtskraft verstanden wird und wie du diese berechnen kannst. Dein neu erlerntes Wissen kannst du nun an unseren Übungsaufgaben testen. Dabei wünschen wir dir viel Spaß und Erfolg!

Übungsaufgaben

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Auf einem Ast liegen 4,5 kg Schnee. Mit welcher Gewichtskraft drückt der Schnee diesen Ast nach unten?

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Mit welcher Gewichtskraft drückt eine Boeing 747 mit einer Masse von 183,50 t auf das Rollfeld?

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Welche Gewichtskraft hat ein 1.120 kg schweres Auto?

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In welchem Zusammenhang stehen die Gewichtskraft $F_g$ und die Kraft $F_f$ bei der Verformung.

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