Masse
Das, was Menschen Materie nennen besitzt Eigenschaften, die sich in vielen Fällen nur indirekt aufgrund von Kraftwirkungen beobachten lassen. Eine dieser Eigenschaften ist die der Masse. Jeder Körper besitzt sie, ihr Ursprung ist unbekannt, aber aufgrund dieser Eigenschaft ziehen sich zwei Materieteilchen oder ganze Körper an. Sehr gut lässt sich dieses Wechselspiel zwischen der Masse der Erde und der unseres Körpers beobachten. Treten wir jemandem auf die Finger, so kommt dieser in den Genuss der Massenanziehungskraft. Er schreit auf, weil die Kraft, wir sagen umgangssprachlich das Gewicht, das aus der Anziehung der beiden Körper Erde und Mensch resultiert, ihm zu schaffen macht. Im Weltall wäre das nicht passiert und auf dem Mond beispielsweise hätte diese Kraft oder das Gewicht nur 1/6 betragen, so dass der Aufschrei der getretenen Hand leiser ausgefallen wäre.
Wie gross die Gewichtskraft ausfällt, lässt sich bei einer sehr grossen und einer sehr kleinen Masse (z.B. Erde-Mensch) relativ einfach ausrechnen. Man muss nur die Gravitation der grossen Masse mit der kleinen Masse malnehmen.
Ein Mensch mit einer Masse von 80kg entwickelt eine Kraft von 784,8 N, wenn er auf die Hand tritt, auf dem Mond sind es nur noch 130,8 N.

Kraft / Gewicht
Mit den Begriffen Masse und Kraft besitzen viele Menschen einige Schwierigkeiten, derweil sie im täglichen Leben häufig falsch benutzt werden. Die Masse (abgekürzt m) wird in Kilogramm [kg] gemessen. Dagegen wird die Kraft (F), oder das Gewicht in Newton [N] angegeben. Wenn wir also auf eine Badezimmerwaage steigen, messen wir nicht unser Gewicht (auch wenn wir das immer behaupten), sondern unsere Masse. Das Gewicht ergibt sich erst aus der Multiplikation der Masse mit der Gravitation (g) z.B.der Erde. Diese beträgt gErde ~ 9,81m/s². Durch die Formel F = g • m ergibt sich also bei einem Menschen mit 80 kg Masse ein Gewicht von 9,81m/s² • 80kg = 784,8 N.

Arbeit / Energie
Wenn Materie in Bewegung versetzt wird, ist dazu eine Kraft notwendig. Wenn man den obigen Menschen der 784,8 N wiegt von der Hand auf der er steht herunterheben will, so muss man arbeiten. Dazu benötigt man physikalisch gesehen Energie, also das Vermögen, arbeiten zu können. Man kann die Energie benutzen um den Menschen anzuheben um ihn wegzutragen. In diesem Fall wird aus der Energie Arbeit. Tut man nix, dann verbleibt auch die Energie dort wo sie war.
Physikalisch gesehen sind Energie und Arbeit zwei gleiche Dinge, die sich nur aufgrund der eingenommenen 'Blickrichtung' voneinander unterscheiden. Hebt jemand den Körper des Menschen auf der Hand 2m hoch, so arbeitet er, wobei die Energie aus seinem Körper in den Körper des angehobenen Menschen übergeht. Das lässt sich sofort nachvollziehen, wenn man den angehobenen Menschen loslässt. Jetzt arbeitet dieser in der Form, dass er nach unter fällt und beim Aufschlag geht seine Energie in Verformungsenergie des Fussbodens und seiner Knochen über ... Wärme, eine weitere Energieform, entsteht dabei auch.

Welche Mengen an Energie (E) bzw. Arbeit (W) entstehen kann mit der Formel E=W=F • s berechnet werden. Im obigen Beispiel würde eine Arbeit von 784,8 N • 2m = 1569,6 Nm verrichtet werden ... und die können schon ganz schön weh tun.
Für die Energie/Arbeit gibt es eine ganze Reihe von Einheiten. Eine Einheit, das [Nm] (Newton-Meter) wurde schon genannt. Weitere sind das [J] Joule oder die [Ws] Wattsekunde. Dabei gilt, 1Nm = 1J = 1Ws. Im obigen Fall müsste der anhebende Mensch Nahrungsmittel gegessen haben, aus denen sein Körper eine Energiemenge von 1,6 kJ entnehmen kann. Sie können ja mal nachrechnen, wie viele Gummibärchen das sind.

Eine weitere Einheit, die im Bereich der Atomphysik benutzt wird, ist das [eV] Elektronenvolt.

Leistung






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