Die physikalischen Größen „Masse, Kraft, Beschleunigung und Trägheit“ spielen bei der Ladungssicherung eine wichtige Rolle. Deshalb werden diese Größen hier erklärt und auch die gebräuchlichen Maßeinheiten genannt.
Die Masse eines beliebigen Körpers, also auch einer Ladungseinheit, ist unter üblichen Bedingungen eine feste Größe, einerlei, ob sich dieser Körper auf der Erde, auf dem Mond oder im schwerkraftfreien Weltraum befindet. Die Masse wird in Kilogramm (kg) gemessen. Bei schweren Ladungsstücken gibt man die Masse auch in metrischen Tonnen (t) an. Eine Tonne hat 1000 kg.
Oft liest man auf Packstücken die Angabe des Gewichts in kg. Das ist nicht ganz richtig und stellt ein Überbleibsel aus dem letzten Jahrhundert dar, wo man lange Zeit nicht streng zwischen Masse und Gewicht unterschieden hat. Das Gewicht ist die Kraft, mit der eine Masse infolge der Erdanziehung auf ihre Unterlage drückt oder an ihrer Aufhängung zieht. Die Maßeinheit des Gewichts ist Newton (N) oder Deka-Newton (daN) oder Kilo-Newton (kN). Ein daN sind 10 N und ein kN sind 1000 N.
Abbildung 2.1: Masse und Gewicht auf der Erde [H. Kaps]
Die Erdanziehung wird auch als Erdbeschleunigung bezeichnet und hat auf der Erde im Mittel den Wert 9,81 m/s². Die Erdbeschleunigung wird mit dem kleinen Buchstaben g abgekürzt. Die entsprechende Schwerebeschleunigung auf dem Mond ist viel geringer und im schwerefreien Weltraum gar nicht vorhanden. Das Gewicht ist deshalb im Gegensatz zur Masse nur dann eine einigermaßen feste Größe, solange der Körper auf der Erde verbleibt. Das trifft für den Straßenverkehr ohne Zweifel zu.
Die Einheit der Beschleunigung als m/s² (Meter pro Sekunde Quadrat) weist darauf hin, dass Beschleunigung etwas mit Geschwindigkeit, genauer mit Geschwindigkeitsänderung zu tun hat. Jedem Autofahrer ist dieser Begriff bekannt. Beschleunigung wird gern in anschaulicher Weise beschrieben, indem man die Anzahl der Sekunden angibt, in denen ein meist hochmotorisiertes Fahrzeug von Null auf 100 km/h „beschleunigt“ werden kann. Was aber hat dies mit Kräften zu tun?
Ganz einfach: Wer sein Auto von Null auf 100 km/h in beispielsweise 10 Sekunden beschleunigen will, der benötigt eine Kraft in Fahrtrichtung, die knapp 30% des Bruttofahrzeuggewichts beträgt. Diese Kraft muss der Motor liefern und über Getriebe und Reifen auf die Straße übertragen.
Gleichzeitig wird der Fahrer mit der Kraft von ebenfalls knapp 30% seines Körpergewichts gegen die Rückenlehne seines Sitzes gedrückt. Das vermittelt ihm eindrucksvoll die Stärke des Motors. Es handelt sich dabei um die bekannte Trägheitskraft, mit der sich jeder Körper und jeder andere Gegenstand gegen irgendeine Änderung seines augenblicklichen Bewegungszustands wehrt.
Die stärksten Trägheitskräfte sind beim scharfen Abbremsen eines Fahrzeugs zu erwarten. Weniger stark sind sie beim Anfahren und den sogenannten Schaltstößen. Auch bei der Kurvenfahrt gibt es eine Trägheitskraft. In der Kurve ändert sich nicht unbedingt der Betrag der Geschwindigkeit, sondern ihre Richtung. Die Trägheit der Ladung äußert sich dann in Form der Fliehkraft, mit der die Ladung „aus der Kurve fliehen“ will.
Die drei Größen Masse, Kraft und Beschleunigung stehen in einem überraschend einfachen Zusammenhang zueinander. Nach dem berühmten englischen Naturforscher und Philosophen Isaac Newton (1642 – 1726) gilt:
Kraft = Masse · Beschleunigung
Dieser Lehrsatz ist sowohl für die Schwerebeschleunigung als auch für beliebige andere Beschleunigungen verwendbar, wie folgende einfache Beispiele zeigen:
