Warum fällt ein Apfel vom Baum, warum zeigt dir die Waage dein Gewicht an und warum können Astronauten auf dem Mond so hoch springen? Die Antwort steckt in der Gewichtskraft. Sie ist die Kraft, mit der die Erde (oder ein anderer Planet) alle Körper zu sich zieht.
Auch wenn du es im Alltag kaum bemerkst: Die Gewichtskraft wirkt ständig auf dich. Sie bestimmt, wie schwer sich etwas anfühlt, sie ist der Grund, warum du fest auf dem Boden stehst und sie erklärt sogar, warum man an manchen Orten der Erde minimal schwerer oder leichter ist.
Was ist die Gewichtskraft?
Wenn du auf einer Waage stehst, zeigt sie dir dein Gewicht an – aber eigentlich misst sie die Gewichtskraft. Damit bezeichnet man die Kraft, mit der ein Himmelskörper wie die Erde einen Körper anzieht. Ursache dafür ist die Gravitation: Jede Masse zieht andere Massen an. Da die Erde sehr groß und massereich ist, wirkt ihre Anziehungskraft auf alle Dinge um uns herum besonders deutlich.
Die Gewichtskraft wird in der Physik mit dem Formelzeichen 
dargestellt und in der Einheit Newton (N) angegeben. Ein Newton entspricht der Kraft, die nötig ist, um einen Körper von 1 Kilogramm mit 1 Meter pro Sekunde² zu beschleunigen.
Damit gehört die Gewichtskraft zu den grundlegenden Kräften, die wir im Alltag ständig spüren ob beim Tragen eines Rucksacks oder wenn ein Ball zu Boden fällt. Und vielleicht erinnerst du dich: Das war die Geschichte mit dem Apfel, der Newton vom Baum fiel und ihn zur Entdeckung der Gravitationsgesetze inspirierte.
Die Gewichtskraft ist die Kraft, mit der ein Körper durch die Gravitation eines Himmelskörpers (z. B. der Erde) angezogen wird.
Formelzeichen:
Einheit: Newton (N)
Für die Gewichtskraft gilt: 
Richtung: immer zum Mittelpunkt des Himmelskörpers
Wichtig ist, die Gewichtskraft nicht mit der Gravitation zu verwechseln. Die Gravitation beschreibt die allgemeine Anziehungskraft zwischen zwei Massen, sie gilt also überall im Universum, auch zwischen kleinen Objekten. Die Gewichtskraft hingegen meint die konkrete Wirkung dieser Anziehung auf einen Körper an einem bestimmten Ort.
So hängt die Gewichtskraft davon ab, ob du dich auf der Erde, dem Mond oder einem anderen Planeten befindest.
Zusammenhang von Masse, Ortsfaktor und Gewichtskraft
Die Gewichtskraft hängt direkt mit zwei Größen zusammen: deiner Masse und dem Ortsfaktor g. Das fasst die einfache Formel zusammen:
Das bedeutet: Die Gewichtskraft ist gleich der Masse m eines Körpers multipliziert mit der Fallbeschleunigung g. Auf der Erde beträgt der Ortsfaktor im Durchschnitt 
Ganz wichtig: Masse und Gewichtskraft sind nicht dasselbe!
- Die Masse ist eine Eigenschaft deines Körpers und bleibt überall gleich. Egal ob auf der Erde, auf dem Mond oder im Weltall. Wenn du 60 kg Masse hast, dann bleibt das so.
- Die Gewichtskraft hängt dagegen vom Ort ab. Auf der Erde zieht dich die Schwerkraft stärker nach unten als auf dem Mond. Deshalb zeigt eine Waage auf dem Mond weniger Gewicht an, obwohl deine Masse unverändert ist.
So kannst du dir merken: Masse = immer gleich, Gewichtskraft = ortsabhängig.
Oft hörst du in der Physik gleich drei Begriffe: Gravitation, Schwerkraft und Gewichtskraft. Sie hängen eng zusammen, sind aber nicht identisch.
Gravitation ist die allgemeine Anziehungskraft zwischen allen Massen im Universum. Sie sorgt dafür, dass die Erde um die Sonne kreist, der Mond an die Erde gebunden ist und sogar kleine Objekte sich gegenseitig (minimal) anziehen.
Schwerkraft ist ein Synonym für die beiden anderen Begriffe und bezeichnet oft speziell die Gravitation, die von der Erde (oder einem anderen Himmelskörper) auf Dinge in ihrer Nähe wirkt. Man spricht also von der „Erdanziehungskraft“.
Gewichtskraft schließlich ist die konkrete Kraft, die auf dich oder einen bestimmten Körper wirkt, wenn er im Schwerefeld steht. Sie ist das Produkt aus deiner Masse und dem Ortsfaktor.
Ein Beispiel macht es klar: Gravitation ist das Prinzip, dass Massen einander anziehen. Die Schwerkraft meint meistens die Anziehungskraft, die die Erde ausübt. Und die Gewichtskraft ist das, was du tatsächlich spürst, wenn du auf dem Boden stehst oder etwas in der Hand hältst.
Wirkungen der Gewichtskraft
Die Gewichtskraft ist mehr als nur ein theoretischer Wert in einer Formel, du kannst ihre Wirkung überall im Alltag beobachten. Im Wesentlichen gibt es drei typische Effekte:
Verformende Wirkung
Stell dir vor, du stellst dich auf eine weiche Matratze: Sie gibt nach und wird eingedrückt. Oder du hängst eine Tasche an einen Haken: Das Seil oder die Feder in der Waage wird gedehnt. In beiden Fällen sorgt die Gewichtskraft dafür, dass sich Unterlagen, Seile oder Federn verformen.
Gleichzeitig wirkt eine entgegengesetzte Kraft (die sogenannte Normalkraft) nach oben, die die Gewichtskraft ausgleicht, sonst würdest du einfach weiterfallen.
Beschleunigende Wirkung
Wenn ein Körper nicht gehalten oder gestützt wird, zeigt sich die Gewichtskraft ganz deutlich: Er fällt. Das ist die beschleunigende Wirkung der Gewichtskraft. Schon Galilei konnte zeigen, dass die Fallbeschleunigung unabhängig von der Masse ist.
Das bedeutet: Ein schwerer Stein und eine leichte Feder (ohne Luftwiderstand!) würden am selben Ort gleich schnell fallen. Genau deshalb sprechen wir auch von der Fallbeschleunigung g.
Richtung der Gewichtskraft
Die Gewichtskraft zeigt immer zum Mittelpunkt der Erde. Egal, wo du dich auf der Erdoberfläche befindest: „unten“ bedeutet für dich immer die Richtung, in die die Gewichtskraft wirkt. Dass die Erde kugelförmig ist, sorgt dafür, dass jeder Mensch sein eigenes „unten“ hat.
Für dich in Deutschland geht es zum Erdmittelpunkt genauso wie für jemanden in Australien, auch wenn das aus deiner Sicht „kopfüber“ aussieht.
Gewichtskraft auf der Erde
Die Gewichtskraft auf der Erde richtet sich nach der sogenannten Fallbeschleunigung g, die im Durchschnitt etwa 9,81 m/s² beträgt.1 Doch dieser Wert ist nicht überall gleich. Am Äquator wirkt die Gewichtskraft etwas schwächer, nämlich rund 9,78 m/s².
⚖️ Galilei (16./17. Jahrhundert): Er erkannte, dass alle Körper – unabhängig von ihrer Masse – im Vakuum gleich schnell fallen. Damit widerlegte er die alte Vorstellung, dass schwere Objekte schneller fallen als leichte.
🌍 Newton (17. Jahrhundert): Er stellte das Gravitationsgesetz auf. Danach ziehen sich alle Massen gegenseitig an. Die Gewichtskraft, die wir auf der Erde spüren, ist also eine Folge dieser universellen Gravitation.
🔄 Wechselwirkungsprinzip (actio = reactio): Jede Kraft ruft eine gleich große Gegenkraft hervor. Wenn die Erde dich mit deiner Gewichtskraft anzieht, übst auch du die gleiche Kraft auf die Erde aus. Sie bewegt sich nur nicht sichtbar, weil ihre Masse riesig ist.
Grund dafür ist die Erdrotation: Durch die Drehung entsteht eine kleine Zentrifugalkraft, die dich minimal nach außen „drückt“. Außerdem ist die Erde keine perfekte Kugel, sondern am Äquator etwas „ausgebeult“, sodass du dort weiter vom Erdmittelpunkt entfernt bist. An den Polen hingegen ist g etwas größer (ca. 9,83 m/s²)2, weil du dort näher am Erdmittelpunkt bist und keine Zentrifugalkraft wirkt.
Einfluss der Höhe
Auch die Höhe über dem Meeresspiegel spielt eine Rolle. Je weiter du dich von der Erdoberfläche entfernst, desto kleiner wird die Anziehungskraft. Auf dem Mount Everest wiegt ein 70 kg-Mensch etwa 300 Gramm weniger als auf Meereshöhe.
In einem Flugzeug, das 10 Kilometer hoch fliegt, sinkt die Gewichtskraft ebenfalls leicht ab. Diese Unterschiede sind zwar klein, lassen sich aber mit empfindlichen Messgeräten eindeutig nachweisen.
Alltagsbeispiele
Im Alltag begegnet dir die Gewichtskraft ständig, auch wenn du nicht immer darüber nachdenkst. Wenn du dich auf eine Waage stellst, zeigt sie genau die Gewichtskraft an, die auf deinen Körper wirkt. Auch Ingenieure müssen mit ihr rechnen: Beim Bau von Brücken, Hochhäusern oder Staudämmen spielt es eine entscheidende Rolle, wie stark Materialien durch Gewicht belastet werden.
Selbst im Sport macht die Gewichtskraft einen Unterschied: ein Gewichtheber muss seine eigene Gewichtskraft und die des Gewichts überwinden, während Hochspringer und Turner gezielt gegen sie arbeiten, um Höhe und Eleganz zu erreichen.
Gewichtskraft auf anderen Himmelskörpern
Die Gewichtskraft ist nicht nur auf der Erde unterschiedlich, sondern variiert stark zwischen den Himmelskörpern. Auf dem Mond beträgt die Fallbeschleunigung nur 1,62 m/s², das ist etwa ein Sechstel der Erdanziehung.
Ein Mensch mit 70 kg Masse wiegt dort also nur rund 11,5 kg. Auf dem Mars liegt g bei 3,71 m/s², also etwa ein Drittel der Erdanziehung.
Auf dem Jupiter hingegen wirkt eine gewaltige Anziehung von 24,79 m/s² – dort würde derselbe Mensch rund 177 kg „wiegen“.3
Und auf der Sonne wäre es ganz extrem: Mit 274 m/s² wäre der Mensch über 1,9 Tonnen schwer!
| Himmelskörper | Ortsfaktor g (m/s²) | Gewichtskraft bei 70 kg (N) | Angezeigtes Gewicht (kg) |
|---|---|---|---|
| Erde 🌍 | 9.81 | 687 | 70 |
| Mond 🌙 | 1.62 | 113 | 11.5 |
| Mars 🔴 | 3.71 | 260 | 26.5 |
| Jupiter 🪐 | 24.79 | 1735 | 177 |
| Sonne ☀️ | 274 | 19180 | 1958 |
Mit der Formel:
kannst du die Gewichtskraft leicht berechnen. Für einen 70 kg-Menschen ergibt sich auf der Erde:
Auf dem Mond dagegen:
Das bedeutet: Du fühlst dich dort sechsmal leichter als auf der Erde. Diese Unterschiede sind nicht nur spannend, sondern auch praktisch sehr wichtig. Astronauten können sich auf dem Mond oder Mars deutlich leichter bewegen und höher springen.
Gleichzeitig müssen Ingenieure bei der Planung von Raumfahrzeugen exakt wissen, wie hoch die Gewichtskraft ist. Sie bestimmt, wie viel Schub eine Rakete braucht, um überhaupt von einem Himmelskörper starten zu können. Deshalb gehört die Kenntnis des Ortsfaktors zu den Grundlagen der Raumfahrtphysik.
Möchtest du mehr über die Gravitationskraft erfahren?
Referenzen
- Eberhard Brommundt, Gottfried Sachs, Delf Sachau: Technische Mechanik: Eine Einführung. 4. Auflage. Oldenbourg Verlag, München 2007, ISBN 978-3-486-58111-9, S. 70
- Karlheinz Kabus: Mechanik und Festigkeitslehre. 8. Auflage. Carl Hanser Verlag, München 2017, ISBN 978-3-446-45320-3, S. 121
- LEIFIphysik, https://www.leifiphysik.de/astronomie/planetensystem/grundwissen/astronomische-daten-unseres-sonnensystems
Dir gefällt unser Artikel? Hinterlasse eine Bewertung!
Loading...
