Normfallbeschleunigung

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Physikalische Einheit
Einheitenname Normfallbeschleunigung
Einheitenzeichen
Physikalische Größe Beschleunigung
Dimension
System Technisches Maßsystem
In SI-Einheiten

Die Normfallbeschleunigung, auch Standardschwerkraft, ist ein per Konvention festgelegter Standardwert für das Schwerefeld der Erde. Er entspricht ungefähr der Fallbeschleunigung auf Meereshöhe auf 45° geographischer Breite.

Der Standardwert gn (auch: g0) für die Fallbeschleunigung wurde 1901 von der 3. Generalkonferenz für Maß und Gewicht (CGPM) festgelegt[1][2] und ist bis heute international gültig:

Der Wert der Fallbeschleunigung variiert wegen der Zentrifugalkraft, Erdabplattung und Höhenprofil regional um einige Promille. An den Polen beträgt sie 9,832 m/s2, am Äquator 9,780 m/s2. Hinzu kommt, dass die Erdanziehung aufgrund regionaler Massenverteilung variiert (siehe Gravimetrie). Der als Standard festgelegte Wert ergab sich aus (aus heutiger Sicht überholten) Messungen von Gilbert Étienne Defforges am BIPM bei Paris, extrapoliert auf 45° (nördlicher, oder südlicher) Breite und auf Meereshöhe.[3] Dieser Wert war zuvor schon in die Gesetzgebung von Österreich-Ungarn[3] eingeflossen.

Verwendung als Maßeinheit

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Die Fallschleunigung diente früher (vom 19. Jahrhundert bis in die 1970er Jahre) zur Definition von Maßeinheiten (Technisches Einheitensystem):

  • Das Kilopond (kp), zuvor auch „Kraftkilogramm“ genannt, definiert als die Gewichtskraft einer Masse von 1 kg,
  • der Kilopondmeter (kpm), die geleistete Arbeit, wenn ein Gewicht von 1 kp um 1 m angehoben wird,
  • die Pferdestärke, die benötigte Leistung, um in einer Sekunde eine Arbeit von 75 kpm zu leisten, und analog dazu die angloamerikanische Einheit horsepower,
  • der Meter Wassersäule (mWS), der Druck, den ein Megapond auf einen Quadratmeter ausübt: 1 mWS = 1000 kp/m²,
  • das Torr (Millimeter-Quecksilbersäule), der Druck, den die Gewichtskraft einer 1 mm hohen Quecksilbersäule ausübt.
  • Die Celsius-Temperaturskala war ursprünglich u. a. über den Siedepunkt von Wasser bei 760 Torr definiert, wobei dieser sehr empfindlich vom Druck abhängt.
  • Auch heute noch wird die Kraft aufgrund von Beschleunigung (g-Kraft) in Vielfachen der Erdbeschleunigung angegeben. Die Normfallbeschleunigung, in diesem Fall meist einfach g geschrieben, dient dann selbst als Maßeinheit.

Mit dem Fortschritt der Messtechnik genügte die Verwendung der jeweils lokalen Schwerkraft nicht mehr den Genauigkeitsanforderungen. Daher wurde 1901 der Standardwert festgelegt.

Einzelnachweise

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  1. Tagungsbericht der 3. Generalkonferenz für Maß und Gewicht, 1901, S. 70, abgerufen am 2. September 2022, französisch
  2. Resolution 2 of the 3rd CGPM. Declaration on the unit of mass and on the definition of weight; conventional value of gn. Bureau International des Poids et Mesures, 1901, abgerufen am 2. September 2022 (englisch).
  3. a b Tagungsbericht der 3. Generalkonferenz für Maß und Gewicht, 1901, S. 68, abgerufen am 2. September 2022, französisch