17 7 Messung von Kräften Auf Jahrmärkten gibt es Geräte („Watschenmann“, „Hau den Lukas“), die es den Menschen ermöglichen, ihre Kräfte zu messen und zu vergleichen (Abb. 7.1). Meistens wird die Kraft durch Verformung eines Körpers (z. B. einer Feder) gemessen. Man kann also Kräfte mit Hilfe ihrer verformenden Wirkung miteinander vergleichen. Versuch: Hänge an einer Schraubenfeder einen Körper auf und bestimme die dadurch hervorgerufene Längenänderung der Feder. Führe dann genau die gleiche Längenänderung durch deine Muskelkraft herbei (Abb. 7.2)! Eine Schraubenfeder kann sowohl durch deine Muskelkraft, als auch durch einen angehängten Körper gedehnt und verformt werden. Der angehängte Körper übt nämlich auf die Feder ebenfalls eine Kraft aus. Diese kommt infolge seiner Anziehung durch die Erde oder, wie man auch sagt, durch die Schwerkraft (gravity) zustande. Aus der gleichen Dehnung der Feder können wir schließen, dass die beiden Kräfte gleich groß sind. Versuch: Hänge eine Schraubenfeder auf und belaste sie mit verschiedenen Massestücken. Miss die jeweilige Verlängerung der Feder. Der Versuch zeigt, dass die Dehnung der Feder umso größer ist, je größer die Kraft ist. Bei doppelt so großer Dehnung können wir auf eine doppelt so große Kraft schließen. Darauf beruht das Prinzip des Kraftmessers (Abb. 7.3). Der Kraftmesser, auch Federkraftmesser, besteht im Wesentlichen aus einer Schraubenfeder. Diese dehnt sich gleichmäßig (proportional) mit der Kraft (Abb. 7.4). Sie ist meistens in einer Hülse mit einer Skala untergebracht. An dieser kann man die Kraft ablesen. Heute verwendet man vielfach elektronische Kraftmessgeräte (Abb. 7.5). Kräfte werden meistens mit F 1 bezeichnet. Auch die Kraft ist eine physikalische Größe. Daher muss es möglich sein, ihre Größe (Betrag) mit einem Zahlenwert und einer Einheit anzugeben. Die Einheit der Kraft ist ein Newton2 (1N). Um eine Vorstellung von der Größe der Kraft 1 Newton zu bekommen, merken wir uns: Ein Körper, etwa eine Tafel Schokolade mit der Masse 10dag = 100g, wird von der Erde ungefähr mit der Gewichtskraft von 1N angezogen. 1 F nach force (engl.) … Kraft 2 Sir Isaac Newton … engl. Physiker (1643–1727) Wie groß können Kräfte werden? 7.1 Kräftemessen am Jahrmarkt 7.2 Zur Dehnung der Schraubenfeder kann der angehängte Körper durch unsere Muskelkraft ersetzt werden. 7.3 Federkraftmesser: Die Längenänderung der Feder entspricht der Größe der Kraft. Längenänderung in cm Kraft in N 1 0 2 3 4 3 2 1 7.4 Abhängigkeit der Längenänderung der Feder von der Größe der Kraft Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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