Glasblasen

Methode: Wiegen

meth_wiegen.htm 09.07.2011

Inhaltsverzeichnis

Einordnung

1. Brutto = Netto + Tara

2. Wiegen einer Münze mit einer elektronischen Fein-Waage

3. Wiegen einer Münze mit einer elektronischen Fein-Waage
in einem Gefäß ohne Zuhilfenahme der TARA-Funktion

4. Wiegen einer Münze mit einer elektronischen Fein-Waage
in einem Gefäß mit Zuhilfenahme der TARA-Funktion

Literatur und Quellennachweis für eine Elektronische Feinwaage

Einordnung

Die Masse ist eine der sieben Basisgrößen der Physik. Die Masse hat zwei Eigenschaften, die sich zum Messen eignen.

Die eine Eigenschaft der Masse nennt man Trägheit. Will man die Geschwindigkeit oder die Richtung einer bewegten Masse ändern, ist dafür eine Kraft nötig. Man kann die Trägheit nutzen, im Weltraum bei Schwerelosigkeit (besser: Mikrogravitation) die Masse zu bestimmen.

Bestimmung der Masse in der Schwerelosigkeit (Weltraum) leifi

Die andere Eigenschaft ist die Schwerkraft. Massen üben aufeinander eine Anziehungskraft aus. So wird jede Masse auf der Erde durch diese angezogen. Diese Anziehungskraft nennt man Gewichtskraft.

Die Bestimmung der Masse eines Stoffes nennt man Wiegen. Früher würde die wissenschaftliche Methoden "Wägen" genannt. Es gelten für das Wiegen die allgemeinen Regeln für das Messen in den Naturwissenschaften.

Mit einer Hebelwaage kann man Gewichtskräfte am Ort mit dem gleichen Schwerefeldes miteinander vergleichen. Man nutzt dazu die Tatsache aus, dass sich in der "Natur im Gleichgewicht" befindet und eine Störung des Gleichgewichtes durch Enfluss von Energie von außen verändert werden kann. Das Verleichen der Gewichtskräfte zweier Massen am gleichen Ort führt daher direkt zum Vergleich der Masse.

Massenbestimmung durch Vergleich mit einer Federkraft (Federwaage, Torsions-Drehwaage, Biege-Waagen) sind ebenfalls möglich. Hierbei muss jedoch die Rückstellkraft mit einer geeigneten Masse klilibriert werden. Eine auf der Erde kalibrierte Federwaage zeigt auf dem Mond nur ca. 1/6 der Gewichstkraft an, in einem um die Erde schwerelos kreisenden Raufschiff versagt die Federwage vollständig.

1. Brutto = Netto + Tara

Die wissenschaftliche Wägung eines Stoffes wird in der Regel in einem Gefäß oder auf einer Unterlage durchgeführt, damit die Waage nicht verschutzt wird.

Um das Gewicht des Stoffes (Netto) zu bestimmen, wird erst das das Gewicht des Gefäßesbzw. Unterlage bestimmt. Dies Bestimmung hat den Namen Tara-Gewicht, kurz Tara. Dann füllt man das Gefäß mit dem zu wiegenden Stoff und bestimt das Gesamtgewicht (Brutto-Gewicht, Brutto). Das Gewicht des Stoffes (Netto-Gewicht, Netto) ergibt sich dann aus der Differenz

Netto = Brutto - Tara

2. Wiegen einer Münze mit einer elektronischen Fein-Waage ohne Unterlage

Die Bestimmung der Masse einer Münze ist die einfachste Art der Wägung, da eine Münze kein Gefäß benötigt, um gewogen werden zu können. Anders als Flüssigkeiten oder Gase bleiben Festoffe auf der Waagschle liegen. Außerdem verunreinigen Münzen die Waagschale nicht dauerhaft.

Bild 1: elektronische Waage

Im Folgenden wird die Wägung mit einer elektronischen Fein-Waage durchgeführt. Elektronische Waagen haben oftmals eine Möglichkeit, die Bestimmung des Netto-Gewichts elektronisch vorzunehmen. Dazu verfügen diese Waagen über einen Schaltknopf mit der Aufschrift "Tara" oder "Tare". Bei der in Bild 1 gezeigten Waage erfüllt der Knopf "ON-OFF-TARA" drei Funktionen:

Bild 2: elektronische Waage kurz nach dem Einschalten

1. Mit dem ersten Drücken schaltet sich die Waage ein. Es erfolgt eine kurze Prüfung der Anzeigeelemente (Anzeige Bild 2).

Bild 3: elektronische Waage kurz nach dem Einschalten

Danach übernimmt das Rechenwerk der Waage das momentane Gewicht der Waagschale (ohne Wägegut) und zeigt das Gewicht Leergewicht m(Tara)=0,0g an.

Wichtig: Nun darf man die Waage nun nicht mehr bewegen, sonst könnte sie schief stehen und die Anfangsanzeige und die folgenden Werte würden falsch ermittelt.

2. Ein zweites Drücken würde die Waage bei einer Anzeige von m=0,0g wieder ausschalten, was in der Regel jetzt nicht gewünscht ist.

Bild 4: elektronische Waage mit 1-€-Münze

3. Nun legt man das Wägegut (hier ein 1-Euro-Münze). Die Waage zeigt sofort das Gewicht der Münze m=7,4g an.

Bild 5: elektronische Waage kurz nach dem Entfernen des Geldstücks

Man kann nun die Münze herunternehmen und kontrollieren, ob sie wieder die Ausgangsanzeige 0,0g anzeigt. Nur wenn das der Fall ist, kann man der Wert von m=7,4g als richtig ermittelt ansehen.

Achtung: elektronische Waagen haben meistens eine zeitgesteuerte Abschaltungsfunktion. Man muss daher den Endwert möglichst sofort schriftlich festhalten, sonst wird er gelöscht.

3. Wiegen einer Münze mit einer elektronischen Fein-Waage in einem Gefäß ohne Zuhilfenahme der TARA-Funktion

Bild 6: elektronische Waage - leer

1. Beim ersten Drücken schaltet sich die Waage ein. Nach kurzer Prüfung der Anzeigeelemente übernimmt das Rechenwerk der Waage das momentane Gewicht der Waagschale (ohne Wägegut) und zeigt das Gewicht Leergewicht (Tara) m=0,0 g an.

Wichtig: Nun darf man die Waage nicht mehr bewegen, sonst könnte sie schief stehen und die Anfangsanzeige und die folgenden Werte würden falsch ermittelt.

Bild 7: elektronische Waage - mit Gefäß

2. Nun legt man nur das Gefäß auf die Waagschale und notiert die Masse des Gefäß als

Tara-Wert m(Tara)=__________g.

Bild 3: elektronische Waage - mit Gefäß und Münze

3. Dann legt man die Münze in das Gefäß und bestimmt die Gesamtmasse von Gefäß und Münze als

Brutto-Wert m(Brutto)=__________g.

Bild 4: elektronische Waage mit 1-€-Münze

4. Zuletzt nimmt man Gefäß mit Münze von der Waagschale und überprüft, ob die Anfangsanzeige m=0,0g wieder erscheint. Nur wenn das der Fall ist, sind die zwischen Anfangs- und Endanzeige gemessenen Werte vertrauenswürdig.

Achtung: elektronische Waagen haben meistens eine zeitgesteuerte Abschltungsfunktion. Man muss daher den Zwischenwert und den Endwert möglichst sofort schriftlich festhalten.

5. Die Masse der Münze m(Netto) ergibt sich aus der Differenz der Masse von Gefäß+Münze m(Brutto) und der Masse des Gefäß m(Tara).

m(Netto) = m(Brutto) - m(Tara)

4. Wiegen einer Münze mit einer elektronischen Fein-Waage in einem Gefäß mit Zuhilfenahme der TARA-Funktion

Bild 6: elektronische Waage - leer

1. Beim ersten Drücken schaltet sich die Waage ein. Nach kurzer Prüfung der Anzeigeelemente (Anzeige Bild 2) übernimmt das Rechenwerk der Waage das momentane Gewicht der Waagschale (ohne Wägegut) und zeigt das Gewicht Leergewicht (Tara) m=0,0g an.

Wichtig: Nun darf man die Waage nicht mehr bewegen, sonst könnte sie schief stehen und die Anfangsanzeige und die folgenden Werte würden falsch ermittelt.

Bild 7: elektronische Waage - mit Gefäß

2. Nun legt man das Gefäß auf die Waagschale. Es wird das Tara-Gewicht angezeigt. Der Wert sollte aufgeschrieben werden, um die Vertrauenswürdigkeit der Messung (Pkt. 4) überprüfen zu können.
Nun drückt man den Tara-Knopf erneut. Das Tara-Gewicht wird in das Rechenwerk der Waage übertragen und die Anzeige wieder auf 0,0g gestellt.

Bild 8: elektronische Waage - mit Gefäß und Münze

3. Dann legt man die Münze in das Gefäß und bestimmt die neu aufgelegte Masse der Münze direkt als

Netto-Wert m(Netto)= _________g.

Bild 9: elektronische Waage mit 1-€-Münze

4. Zuletzt nimmt man Gefäß mit Münze von der Waagschale. Nun erscheint das Gewicht des Gefäßes als negativer Wert

m(Tara)= - ______g.

Eine Überprüfung der Vertrauenswürdigkeit der Messung ist nur möglich, wenn der negative Tara-Wert absolut gleich groß ist wie der zuerst angeszeigte Tara-Wert (Bild 7).

Achtung: elektronische Waagen haben meistens eine zeitgesteuerte Abschaltungsfunktion. Man muss daher den Zwischenwert und den Endwert möglichst sofort schriftlich festhalten.

Literatur:

Waagen wikipedia

Preiswerte (ca. 20 €!) elektronische Feinwaage Messbereich 0-200g; Unterteilung 1/100g

www.eurotops.de

Beim Einsatz der elektronischen Feinwaagen in Schülerübungen ist die Rückgabe sorgfältig zu überprüfen!

Schwerefeld der Erde

Videos zum Thema Wiegen

Autor:

Klaus-G. Häusler