Längen messen
Wir hatten bereits kennengelernt, was eine Länge ist und dass die Basiseinheit „Meter“ heißt.
Mit Längen können wir die Dinge um uns herum beschreiben. Zum Beispiel „Das Auto ist 4 Meter lang, 1,50 Meter hoch und 2,50 Meter breit.“
Wir können aber auch Entfernungen angeben wie zum Beispiel „Der Supermarkt ist 3 km vom Haus entfernt.“
Doch wie können wir solche Längen bzw. Strecken bestimmen? … Hierzu müssen wir messen.
Messen ist eine Tätigkeit, bei der wir eine Maßangabe (z. B. eine Länge) bestimmen, indem wir ein Messinstrument (z. B. ein Lineal) zur Hilfe nehmen. Dabei ist das Messinstrument genormt mit einer Maßeinheit (z. B. Zentimeter).
Das Messinstrument (Lineal) wird an den zu messenden Gegenstand angelegt und das Maß bestimmt.
Wir ordnen also einem Gegenstand eine Zahl mit einer Einheit zu (z. B. 5 m), die eine Eigenschaft des Gegenstand beschreibt (z. B. die Länge).
Was benötigen wir also zum direkten Messen von Längen:
Zum Messen von Längen benötigen wir einerseits ein festgelegtes Maß (1 Meter ist weltweit immer gleich lang) und andererseits ein Messgerät, das genau 1 Meter wiedergeben kann.
Bekannte Messgeräte für Längen sind:
- Lineal
- Maßband
- Zollstock (auch „Meterstab“)
- Entfernungsmesser (Laser oder Ultraschall)
- Messschieber
- Messschraube
Messgeräte werden oft von Handwerkern verwendet, aber genauso von Ingenieuren und Architekten und vielen anderen Berufen. Auch findet man ein Maßband fast in jedem Haushalt, da wir im Alltag öfter Dinge messen müssen. Zum Beispiel beim Einrichten einer Wohnung fragt sich, ob das Möbelstück in das Zimmer hinein passt.
Der ermittelte Wert der Länge wird „Messwert“ genannt.
Wir nennen also 5 m beim Messen den „Messwert“ oder wir sagen allgemein „Maßangabe“ dazu (die Maßangabe besteht aus Maßzahl und Maßeinheit).
Messungen durchführen
Das Messen von Längen ist nicht schwierig, sofern es nicht sehr kleine oder sehr große Werte sind.
Für Werte von 0 cm bis 20 cm lässt sich ein Lineal verwenden.
Für Werte von 0 cm bis 500 cm können wir ein Maßband verwenden.
Für Werte von 0 m bis 50 m kann ein Laser-Entfernungsmesser eingesetzt werden.
Größere Entfernungen könnten wir ablaufen bzw. abfahren und dann in Kilometern angeben.
Schritte der Messung:
- Den zu messenden Gegenstand bestimmen.
- Festlegung der Maßeinheit für den Messwert (mm, cm oder m)
- Das passende Messinstrument wählen (Lineal, Maßband, Laser-Entfernungsmesser).
- Durchführen der Messung. Messinstrument anlegen.
- Abweichungen beachten. Ggf. mehrfach messen.
- Messwert (Ergebnis) festlegen und notieren.
Kurze Geschichte des Meters
Die Länge eines „Meters“ wurde das erste Mal im Jahr 1793 festgelegt als ein 10-millionstel Teil der Strecke vom Äquator bis zum Nordpol (verlaufend über Paris). – Da die Erde jedoch eine unregelmäßige Form hat, erwies sich diese Festlegung später als ungeeignet für einen genauen Meter.
Im Jahr 1889 wurde ein Metallstab eingeführt, dessen Länge als internationaler Prototyp für einen Meter galt. – Da Metalle jedoch vergänglich sind, wurde nach einer besseren Lösung gesucht.
Im Jahr 1951 entwickelten zwei deutsche Physiker eine Lampe („Krypton-86-Spektrallampe“), die eine sehr stabile Wellenlänge erzeugte. Im Jahr 1960 wurde darauf basierend ein Meter festgelegt als „das 1 650 763,73fache der Wellenlänge der von Atomen des Nuklids 86Kr beim Übergang vom Zustand 5d5 zum Zustand 2p10 ausgesandten, sich im Vakuum ausbreitenden Strahlung“. – Das klingt kompliziert, ist es auch, denn zum Verstehen werden Kenntnisse der Atomphysik vorausgesetzt.
Mit der Entdeckung des Lasers konnte man die Lichtgeschwindigkeit auf 1 Meter pro Sekunde genau bestimmen.
Damit wurde die genaueste Festlegung für einen Meter im Jahre 1983 möglich:
„Ein Meter ist die Strecke, die das Licht im Vakuum innerhalb des Zeitintervalls von 1 / 299 792 458 Sekunden durchläuft.“
Der heutzutage festgelegte Meter basiert also auf der Geschwindigkeit des Lichtes.