Mit dem aufkommenden Warenhandel in der menschlichen Frühgeschichte, musste man die Masse von Waren auf einfache Weise feststellen können. Erste Waagen soll es schon vor 10 000 Jahren gegeben haben. Waagen wurden bei den Ägyptern als Grabbeigaben gefunden und es gibt auch Darstellungen bei denen die Götter der Unterwelt beim Tod eines Menschen im sogenannten Totengericht den Wert des "Tuns" eines Menschen "gewogen" haben (Abb. 1). Der Massensatz für das Abwiegen bestand aus Steinen für schwerere Lasten und ging hin bis zu Getreidekörnern für geringe Lasten.
Joachim Herz Stiftung
Ein Problem der frühen Waagen bestand darin, dass das Wägeergebnis noch stark von der Position der Last auf der Waagschale abhing. Außerdem ist die Empfindlichkeit der Waage ist stark von der Reibung bei der Lagerung des Waagbalkens abhängig. Eine sehr frühe und hervorragende Lösung ist die sogenannte Spitzenlagerung (Abb.2), bei welcher der eingekerbte Waagbalken auf einem spitz zulaufenden Keil gelagert ist. Bei Verwendung sehr harter Materialien konnte so die Reibung erheblich reduziert und damit die Empfindlichkeit der Waage gesteigert werden.
Die Waagen zählen schon seit jeher zu den genauesten Messinstrumenten. Mit ihnen wog man Gold oder seltene Gewürze ab. Redewendungen, wie "Leg deine Worte nicht auf die Goldwaage" deuten an, dass man diesen Geräten hohe Genauigkeit zumaß.
Zum Wiegen einer Ware (z.B. am Markt) braucht man bei der üblichen Balkenwaage einen vollständigen Massensatz. Schon bei den Ägyptern wurde eine sogenannte Schnellwaage entwickelt, die dann im Reich der Römer eine sehr große Verbreitung erfuhr und heute als römische Schnellwaage (Abb. 3.1)bekannt ist.
An dem ungleichschenkligen Waagbalken wird am kürzeren Arm die Last angehängt, während am längeren Arm, der mit Markierungen versehen ist, ein Laufkörper verschoben werden kann. Im Gleichgewichtsfall (horizontaler Waagbalken) wird an der Markierung, an welcher sich gerade der Laufkörper befindet, die Masse der Last abgelesen.
Im Jahre 1669 erfand der Franzose G.P. de Roberval die Tafelwaage (Abb. 3.2), die den Vorteil hat, dass die Position der zu wiegenden Last auf den Waagschalen das Ergebnis nicht mehr beeinflusst.
Zur Bestimmung größerer Masse wie z.B. 1 Zentner = 50 kg müsste man bei einer Tafelwaage oder einer großen Balkenwaage einen Wägesatz mit der gleichen Masse zur Verfügung haben. Dies wäre sehr aufwändig. Die Dezimalwaage (Abb. 3.3)ist so konstruiert, dass der Massensatz nur den zehnten Teil des Gewichts des zu wiegenden Körpers haben muss.
Für viele Zwecke im Labor, der Apotheke, der Goldschmiede usw. werden sehr genaue und empfindliche Waagen, sogenannte Analysewaagen (Abb. 3.4), benötigt, die noch genauer als auf 1mg messen können. Solche Waagen befinden, sich meist in einem Kasten, da schon ein kleiner Luftzug das Ergebnis der Wägung verfälschen könnte.
In Kramerläden wurden bis zur Mitte des vorigen Jahrhunderts Ladenwaagen (Abb. 3.5) verwendet, an denen man neben der Masse mit Hilfe einer geeigneten Skala auch den Preis der abgewogenen Ware feststellen konnte.
Bei den mechanischen Waagen (z.B. bei der Tafelwaage oder der Balkenwaage) benötigt man für die Messung der Masse eines unbekannten Körpers einen Satz von Vergleichskörpern (Abb. 3.6), deren Masse bekannt ist (Massensatz). In der nebenstehenden Abbildung ist ein Massensatz dargestellt, wie er häufig an Schulen z.B. bei Schülerversuchen zum Einsatz kommt.
Inzwischen sind in fast allen Bereichen die mechanischen Waagen von digitalen elektronischen Waagen verdrängt worden, die jeden Komfort bieten.
In manchen Ländern gibt es noch Massensätze, die recht phantasievoll gestaltet sind. In Abbildung 3.7 ist ein Teil eines sogenannten Opium-Massensatzes aus Burma (Myanmar) dargestellt.
An entlegenen Orten wird in Burma manchmal noch mit sehr einfachen Waagen und auch sehr einfachen, leicht zu erwerbenden Vergleichskörpern, hier ausgedienten Batterien (Abb. 3.8)gearbeitet.
Übungsaufgabe
Aufgabe
Gib an, in welchem Bereich die Masse liegen darf, die mit dem Massensatz aus Abbildung 3.6 bestimmt werden kann.
Gib an, mit welcher Genauigkeit man die unbekannte Masse eines Körpers mit dem nebenstehenden Massensatz bestimmt werden kann.