Werkzeuge zum Messen der Masse

Die Masse eines Objekts repräsentiert die Menge an Materie in diesem Objekt. Das Messen der Masse muss nicht unbedingt das Gewicht messen, da sich das Gewicht abhängig von der Wirkung der Schwerkraft ändert. Die Masse ändert sich jedoch nicht unabhängig davon, wo sich ein Objekt befindet. Die Stoffmenge bleibt gleich. Um die Masse zu messen, verwenden Wissenschaftler je nach Größe und Lage des Objekts verschiedene Werkzeuge.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Masse ist die Menge an Materie in einem Objekt. Es gibt eine Reihe von Werkzeugen zum Messen von Masse in verschiedenen Umgebungen. Dazu gehören Waagen, Messumformer, Schwingrohrsensoren, Newtonsche Massenmessgeräte und die Nutzung der Gravitationsinteraktion zwischen Objekten.

Bei den meisten Alltagsgegenständen verwenden Wissenschaftler eine Waage, um die Masse eines Gegenstands zu ermitteln. Eine Waage vergleicht ein Objekt mit bekannter Masse mit dem fraglichen Objekt. Ein Beispiel für eine Waage ist die Dreistrahlwaage. Die Standardmaßeinheit für Masse basiert auf dem metrischen System und wird typischerweise als Kilogramm oder Gramm bezeichnet. Verschiedene Arten von Waagen umfassen Balkenwaagen und digitale wissenschaftliche Waagen. Im Weltraum messen Wissenschaftler die Masse mit einer Trägheitswaage. Diese Art der Unruh verwendet eine Feder, an der ein Objekt unbekannter Masse befestigt ist. Das Schwingungsniveau des Objekts und die Steifigkeit der Feder helfen dabei, die Masse des Objekts zu finden.

Im Haushalt helfen moderne Digital- und Federwaagen bei der Massebestimmung. Eine Person steht auf einer Waage, die das Körpergewicht ermittelt. Eine digitale Waage berechnet die Masse einer Person, indem sie das Körpergewicht nimmt und es durch die Schwerkraft dividiert.

Das SLAMMD ist ein ausgeklügelteres Massenmessgerät, das die Masse der Menschen im Orbit an Bord der Internationalen Raumstation misst. SLAMMD ist ein Rack-montiertes Gerät, das auf dem zweiten Bewegungsgesetz von Sir Isaac Newton beruht, wonach Kraft gleich Masse mal Beschleunigung ist. Durch die Verwendung von zwei Federn, die eine Kraft gegen eine Person ausüben, bestimmt dieses Gerät die Masse der Person über Kraft und Beschleunigung.

Gelegentlich kann die Masse nicht mit einer Waage bestimmt werden. Um die Masse einer Flüssigkeit in einem kalibrierten Tank zu messen, verwenden Wissenschaftler Wandler. Ein Wandler misst die Masseneigenschaften der Flüssigkeit in einem statischen Zustand. Der Aufnehmer sendet ein Signal an einen Prozessor, der die Massenberechnungen durchführt. Ein Indikator wiederum zeigt die Masse an. Nimmt man die gemessene Flüssigkeitsmasse unter dem Wandler und subtrahiert die Masse des Dampfes, die Masse eines Schwimmdachs, die Masse des Bodensediments und des Wassers, ergibt die Bruttomasse.

Die Messung physikalischer Eigenschaften auf mikroskopischer Ebene stellt Wissenschaftler vor Herausforderungen. Ein wirksames Verfahren zum Messen von biologischen Proben in Mikrogrammgröße in Flüssigkeiten ist der Schwingrohr-Massensensor. Zunächst ermittelt der Sensor die Auftriebsmasse eines Objekts anhand der Dichte der Flüssigkeit. Nachdem die Auftriebsmasse gefunden wurde, kann die absolute Masse ermittelt werden, indem die Auftriebsmasse des Objekts in Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte gemessen wird. Dieser erschwingliche, tragbare Sensor liefert nützliche Daten für Biomaterialien wie Embryonen, Zellen und Samen.

Bei riesigen Objekten im Weltraum verlassen sich Wissenschaftler auf die gravitative Wechselwirkung des betreffenden Objekts mit nahegelegenen Objekten. Um die Masse eines Sterns zu bestimmen, müssen Sie den Abstand zwischen ihm und einem anderen Stern und den Zeitpunkt ihrer jeweiligen Bewegungen kennen. Wissenschaftler nutzen die Rotationsgeschwindigkeit auch, um die Masse von Galaxien zu messen.