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Masse und Dichte

Die Masse

Auf der vorigen Seite haben wir behauptet, dass die Holzkugel eine größere Masse hat als die Styroporkugel und die volle Flasche eine größere als die leere Flasche. Das wird wahrscheinlich niemand anzweifeln. Aber wie können wir die Masse eines Körpers genau ermitteln? Die Antwort ist eigentlich ganz einfach: indem wir sie mit anderen, bekannten Massen vergleichen. Dafür brauchen wir eine Balkenwaage und unterschiedlich kleine und große Massestücke. Auf den Massestücken ist ihre Masse angegeben. Wenn dort zum Beispiel steht 50 g, so bedeutet dies, dass die Masse 50 Gramm beträgt. Steht dort 10 g, so ist die Masse 10 Gramm.

Die Grundeinheit der Masse ist eigentlich 1 Kilogramm (1 kg). Weitere Einheiten für die Masse sind Gramm (g) und Tonnen (t). Und es gilt: 1 t = 1 000 kg und 1 kg = 1 000 g

Zuerst müssen wir die Waage ins Gleichgewicht bringen. Dazu stecken wir auf den Waagbalken ein kleiner Reiter aus Kunststoff und schieben ihn in die richtige Position. Dann legen wir den Gegenstand, von dem wir die Masse bestimmen möchte, in eine der beiden Waagschalen. In die andere Waagschale geben wir so lange Massestücke, bis die Waage im Gleichgewicht ist. Dann zählen wir die Masse der Massestücke zusammen und haben so die Masse unseres Gegenstandes.

Die Dichte

Wir haben schon gesehen, dass die Masse eines Körpers seine Trägheit bestimmt, und sich damit in vielen Fällen sein Verhalten erklären lässt. Aber nicht immer können wir das Verhalten eines Körpers alleine mit seiner Masse erklären!

Wir nehmen wieder unsere Balkenwaage. In eine Waagschale legen wir ein größeres Holzstück, in die andere einen Nagel. Die Waage zeigt uns, dass das Holzstück eine größerer Masse hat als der Nagel. Geben wir dann beide in ein mit Wasser gefülltes Becken, so sehen wir, dass das Holzstück trotz seiner größeren Masse schwimmt, während der Nagel untergeht! Um das erklären zu können, reicht also die Masse nicht aus.

Natürlich liegt die Vermutung nahe, dass das Holzstück deshalb schwimmt, weil es nicht nur eine größere Masse, sondern auch ein größeres Volumen hat. 
Es ist also besser, wenn wir die Masse von gleich großen Körpern miteinander vergleichen. Das könnten Würfel mit einer Seitenlänge von 1 cm sein. Ihr Volumen beträgt 1 cm³. Besteht ein solcher Würfel aus Eisen, so hat er eine Masse von 7,8 g. Besteht er aus Holz, so hat er nur 0,5 – 0,9 g (je nach Holzsorte).

Damit haben wir eine neue physikalische Größe. Wir nennen sie Dichte. Die Dichte eines Stoffes ist also die Masse von 1 cm³ des Stoffes. Sie wird in g/cm³ angegeben.


Wenn wir die Dichte eines Stoffes bestimmen wollen, haben wir also zwei Möglichkeiten:

  1. Wir können uns einen Würfel mit genau 1 cm Seitenlänge herstellen, und dann seine Masse bestimmen.
  2. Wir Bestimmen Masse und Volumen des Gegenstandes und dividieren dann Masse durch Volumen.

Die Dichte ist eine Stoffeigenschaft. Besteht unser Gegenstand aus Holz, bekommen wir somit die Dichte von Holz. Besteht er aus Eisen, so bekommen wir die Dichte von Eisen. Besteht der Gegenstand aus mehreren verschiedenen Stoffen, so erhalten wir eine mittlere Dichte!

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