Frage von dasistsparta5, 105

Physikfrage - Wie misst man Masse im Weltall?

Im Weltall hat nichts ein gewicht. Gewicht an sich ist ja schon relativ, weil es immer in Beziehung zu einer speziellen Graviationskraft steht.

Gewichteinheiten wie Tonnen oder Kilo ergeben also keinen Sinn. Wie misst man die Masse aber dann, z.B. die von einem Asteroiden?

Antwort
von Willy1729, 105

Hallo,

Du kannst Masse aus der Gravitationswirkung bestimmen, die ein massereicher Körper auf seine Satelliten ausübt. Sehr massereiche Objekte lenken sogar einen Lichtstrahl meßbar ab. Viele Sterne gehören zu Doppelsternsystemen - manchmal sind auch drei oder vier Sonnen aneinander gebunden. Aus der Zeit, die sie für einen Umlauf umeinander benötigen und aus ihrem Abstand läßt sich die Gesamtmasse des Systems berechnen. Strittig ist der Anteil der sogenannten Dunklen Materie im Universum, die sich nur durch ihre Gravitationswirkung bemerkbar macht. Von diesem Anteil hängt zum Beispiel ab, ob sich das All immer weiter ausdehnt oder ob sich diese Expansion eines Tages umkehrt.

Herzliche Grüße,

Willy

Kommentar von dasistsparta5 ,

Nein, ich meine, welche Masse hat z.B. Asteroid XYZ? Man kann sagen, auf der Erde würde er so und so viel wiegen, aber auf dem Mond würde er wiederum weniger wiegen. Gewicht steht also immer in Relation zu einem Objekt, das gravitative Anziehungskraft ausübt. Kann man Masse auch ohne Gewicht angeben? Immerhin haben Objekte im Weltall ja garkein Gewicht.

Kommentar von Willy1729 ,

Das Gewicht ändert sich. Wenn sich ein Körper im freien Fall befindet - und das ist im All der Normalfall - ist sein Gewicht gleich Null. Seine Masse ist aber gleichwohl vorhanden, das merkst Du, wenn Du versuchst, einen solchen Körper aus seiner Bahn zu bringen oder gar zu stoppen. Du darfst Masse und Gewicht nicht miteinander verwechseln.

Willy

Kommentar von dasistsparta5 ,

das tue ich doch garnicht. gerade deswegen frage ich doch, wie man Masse misst ohne Gewichtangabe!!

Kommentar von Willy1729 ,

Wie bereits gesagt, über die Gravitationswirkung auf andere Körper. Wenn Durchmesser und Dichte bekannt sind, läßt sich die Masse natürlich auch daraus berechnen, wie etwa bei Asteroiden oder Kometenkernen, deren Zusammensetzung und Ausmaße bekannt sind.

Massen entfernter Sonnen können aber wahrscheinlich nur geschätzt werden, indem man z.B. von ihrer Leuchtkraft und ihrem Spektrum auf ihre Beschaffenheit schließt.

Wenn Du die Masse eines Asteroiden kennst, würde diese in etwa dem entsprechen, was er auf der Erde wiegen würde.

Willy

Kommentar von dasistsparta5 ,

aber die Dichte wird doch auch mit Gewicht berechnet. Kann man Masse nicht ohne Gewicht berechnen? Weil Gewicht ist halt relativ.

Kommentar von Willy1729 ,

Die Masse wird doch ohne das Gewicht berechnet. Wenn die Masse des Mondes oder der Sonne berechnet wird, dann stellt sie doch niemand auf eine Waage. Etwas wiegen in dem Sinne tut etwas doch nur dann, wenn eine andere Masse darauf eine Gegenkraft ausübt. Diese Gegenkraft läßt sich berechnen, wenn die Schwerebeschleunigung bekannt ist. Eine Masse dagegen berechnet sich aus Dichte und Volumen oder aus der Gravitationswirkung auf andere Massen. Das sind zwei verschiedene Paar Schuhe.

Willy

Antwort
von Roderic, 63

Wenn zwei Objekte mit bekannten Abstand und Umlaufzeit einander umkreisen, kann man in den folgenden Fällen mit Hilfe der keplerschen Planetengesetze die Masse eines der beiden Objekte bestimmen.

  • Die Masse des anderen Objektes ist bekannt.
  • Die Masse des anderen Objektes ist um viele Größenordnungen kleiner als die des gesuchten.

Das ganze funktioniert auch mit mehreren Objekten, wie in unserem Sonnensystem. Aber dann ist die Berechnung nicht trivial und erfordert große Rechenkapazitäten (Störungsrechnung).

Wenn noch mehr Parameter des Objektes bekannt sind z.B. die Dichte, das Material, das Albedo (Rückstrahlvermögen) usw. - dann haben die Astro Physies noch ganz andere Tricks auf Lager ;-)

Kommentar von Roderic ,

Oh - ich seh grad: Die Chefastronomin hat dir dasselbe schon vertickert. ;-)

Kommentar von prohaska2 ,

Kann dir momentan nicht folgen.

Expertenantwort
von uteausmuenchen, Community-Experte für Astronomie & Physik, 88

Hallo dasistsparta5,

mein Eindruck ist, dass Du Gewicht und Masse verwechselst.

Gewicht misst man in Newton. Masse in Kilogramm.

Ein Körper hat auch im "schwerelosen" Raum eine Masse - aber kein Gewicht. Deswegen ergeben Masseneinheiten wir Kilogramm und/oder Tonnen sehr wohl Sinn.

Die Masse eines Asteroriden bestimmt man wie bei anderen Objekten im Sonnensystem über die Keplergesetze.

Grüße

Kommentar von uteausmuenchen ,

Eine andere Möglichkeit, die Masse von Asteroiden zu bestimmen, ist der Jarkowski-Effekt - hier zum Beispiel gemacht worden:

http://www.pro-physik.de/details/news/2063881/Asteroid_mithilfe_des_Sonnenlichts...

Kommentar von Willy1729 ,

Interessanter Hinweis. Mal wieder was Neues gelernt. Vielen Dank.

Willy

Kommentar von Physikus137 ,

Leider werden in der Umgangssprache (oft) die Begriffe Masse und Gewicht(eigentlich ja Gewichtskraft) nicht ordentlich unterschieden, das führt immer wieder zu Verwirrung. Wenn ich auf dem Mond ein Kilogramm Äpfel kaufen könnte, würde ich ebensoviele Äpfel erhalten, wie auf der Erde.

Antwort
von dasistsparta5, 43

Fragesteller hier:

also ich danke erstmal allen Antwortgebern. Aber ich glaube, trotz der Mühe, die ihe euch gegeben habt, habt ihr meine Frage nicht ganz verstanden. Sicherlich, weil ich nicht in der Lage bin, sie richig zu stellen. Also mir geht es im Grunde eigentlich nur um das Sinnverständnis (wieder so ein blödes Wort). Bisher habe ich Masse immer mit Gewicht verbunden - so wie man das intuitiv halt macht. Dann ist mir bewusst geworden, dass Gewicht eine relative Größe ist. Im All hat pratkisch nichts ein sogenanntes Gewicht. Also muss es eine Definition für Masse geben, die nichts mit Gewicht zu tun hat. Und da komme ich halt nicht weiter. Wie kann man Masse definieren, ohne Gewicht? Es geht um eine aaturphilosophische Frage, wenn man will. (Sorry im Voraus für den ganze Stuss, den ich schreibe)


Kommentar von uteausmuenchen ,
Wie kann man Masse definieren, ohne Gewicht?

Über die sogenannte "träge Masse".

Die Masse eines Körpers ist ein Maß dafür, wie leicht oder wie schwer er seinen Bewegungszustand ändert. Einen Fußball kannst Du leichter wegtreten als eine Bleikugel gleicher Größe.

Letztlich steckt in dieser Massendefinition die Impulserhaltung drin.

Grüße

Kommentar von dasistsparta5 ,

Ok danke, die Antworten haben mir weitegeholfen. Wenn ich mich nicht irre, wurden genannt: Trägheit und Dichte (kann ich nachvollziehen)

Antwort
von TSoOrichalcos, 87

Im Weltall hat man ebenso wie auf der Erde eine Masse. Was du meinst ist die Gewichtskraft.

Kommentar von 314156926 ,

der Fragesteller hat doch genau gefragt, wie man die MASSE im Weltall bestimmt, da es dort kein GEWICHT gibt

Kommentar von prohaska2 ,

Nicht jeder erfasst den Inhalt von Fragen ...

Antwort
von lks72, 80

Tonnen oder Kilogram sind Masseneinheiten. Die Masse lässt sich im Weltall zum Beispiel messen, indem man über den Impuls misst (p = m * v). Man schießt einen Körper (zum Beispiel Knete) mit bekannter Masse und Geschwindigkeit auf den Probekörper, misst dann die resultierende Geschwindigkeit und kann so die Masse bestimmen.

Expertenantwort
von stekum, Community-Experte für Physik, 29

Die Masse eines Körpers erkennt man 1) an der Schwerkraft und 2) an der Trägheit. Zu 2) Wenn Du auf einen Körper die Kraft von 1 N ausübst, und er dann mit 1m/s² beschleunigt, hat er die Masse 1 kg. Du kannst also m aus der Gleichung F = m ∙ a bestimmen.

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