Читать книгу Hals über Kopf - Richard P. McCall - Страница 10

Bei der Bewegung eines Körperteils spielt normalerweise sein Gewicht eine Rolle. Das Heben eines Arms, das Aufrechthalten des Kopfs und das Stehen auf Zehenspitzen sind Beispiele für die Anwendung von Muskelkräften, bei denen das Gewicht des Körperteils ausgeglichen wird. Sie können Ihren Unterarm parallel zum Boden halten, indem Sie Ihren Bizepsmuskel anspannen. Wenn Sie Ihren Bizeps entspannen, würde Ihr Arm nach unten fallen, da ihn die Schwerkraft nach unten zieht. Wenn Sie aufrecht sitzen, dann aber einzuschlafen beginnen, kann es sein, dass Ihr Kopf sich nach vorne zu senken beginnt. Um ihn aufrecht zu halten, müssen Ihre Nackenmuskeln angespannt sein. Um auf Zehenspitzen stehen zu können, müssen die Muskeln in den Waden Ihre Fersen vom Boden nach oben ziehen. Wenn Sie diese Muskeln wieder entspannen, zieht Ihr Gewicht Ihre Fersen (und Sie selbst) wieder zurück auf den Boden.

Das Gewicht eines Objekts steht in einem direkten Verhältnis zu seiner Masse. Eine Bowlingkugel wiegt mehr als ein Strandball, weil die Kugel eine größere Masse hat. Das Gewicht eines Objekts lässt sich leicht errechnen, wenn uns seine Masse bekannt ist. Wir stellen uns hierzu das Objekt im freien Fall vor. Ein Objekt befindet sich im freien Fall, wenn außer der Schwerkraft keine andere Kraft darauf einwirkt und wenn es nach unten beschleunigt wird. Dieses Gedankenexperiment lässt sich besonders für schwere Gegenstände mit einer hohen Dichte, wie zum Beispiel Kugeln oder Felsbrocken, durchführen, wenn sie nur eine kurze Strecke fallen, da der Luftwiderstand in diesem Fall ignoriert werden kann. Für sehr leichte Objekte, wie Strandbälle oder Federn, ist es weniger gut geeignet, da in diesem Fall der Luftwiderstand im Verhältnis zum Gewicht dieser Objekte relativ groß sein kann. Dies bedeutet nicht, dass ein Strandball oder eine Feder kein Gewicht haben, sondern nur, dass sie sich nicht im freien Fall befinden, wenn sie fallen gelassen werden.

Befindet sich ein Objekt im freien Fall, wird es in Richtung auf den Erdmittelpunkt beschleunigt und seine Geschwindigkeit nimmt dabei ständig um einen bestimmten Betrag zu. In der Nähe der Erdoberfläche beträgt seine Beschleunigung etwa 9,8 Meter pro Quadratsekunde, oder 9,8 m/s². Für diesen Wert wird das Symbol „g“ verwendet. Es bezeichnet die Beschleunigung aufgrund der Gravitation. Um das Gewicht eines Objekts zu errechnen, verwenden wir die oben bereits eingeführte Gleichung (1) und schreiben

wobei W für das Gewicht des Objekts, welches der auf das Objekt im freien Fall wirkenden Nettokraft entspricht, m für seine Masse und g für seine Beschleunigung im freien Fall steht.

Die Gleichung (2) gibt uns das Gewicht eines Objekts selbst dann an, wenn es sich nicht im freien Fall befindet. Die Gravitationskraft wirkt auch dann auf das Objekt ein und muss daher mit einbezogen werden, wenn die darauf wirkende Nettokraft ermittelt wird. Mit anderen Worten: Ein Objekt hat ein Gewicht (ebenso wie eine Masse) unabhängig davon, ob es sich in Bewegung oder in Ruhe befindet.