Man unterscheidet im wesentlichen

• Mechanische Waagen,
• elektromechanische Waagen.

• Beide Arten können - je nach Einsatzspektrum und Genauigkeit - eichfähig, geeicht oder ungeeicht sein.
• Die Anzeige kann in Newton, Milligramm bis Kilogramm (mg, g, kg bzw. Kilopond) erfolgen, bei Druck- und Sonderwaagen auch in anderen Einheiten. Extreme Messbereiche gehen sogar bis zur Kilotonne (kt = Mio.kg) und hinunter bis zum Mikrogramm (µg = 0.001 mg).

Table of contents

1 Drei Prinzipien für Waagen 2 Mechanische Waagen 2.1 Erstes Prinzip (Federwaage) 2.2 Wichtige Typen zum 2. Prinzip 3 Elektromechanische und elektronische Waagen 3.3 Elektromechanische Waagen für Industrie und Transport 3.4 Tisch- und Zählwaagen 3.5 Präzisions- und Laborwaagen 4 Besondere Waagen für Technik und Physik 5 Grundregeln für genaues Wägen 5.6 Bei elektronischen Waagen im Labor 6 Schulprobleme und Lernen über "Gewicht" und Wägen 6.7 Verständnisprobleme bei Schülern 6.8 Lernschritte für Schüler 6.8.1 Gewichte und Vergleiche 6.8.2 Skalen und Einheiten 6.8.3 Abstraktes und Formeln 7 Siehe auch 8 Weblinks

Drei Prinzipien für Waagen

1. das Gewicht (Anziehungskraft, Gravitation) eines Körpers an einem bestimmten Ort mittels einer geeichten Zugkraft, also nach dem Prinzip der Federwaage. Wegen der variierenden Schwerkraft des Erdschwerefeldes ist dieses Messverfahren ortsabhängig.
2. durch Vergleichen der Gewichtskraft zweier Massen oder eines Körpers mit vorgegebenen Massen (Gewichtsstücke). Damit ist diese Messung ortsunabhängig.
3. die Trägheit, bzw. die (negative) Beschleunigung eines Körpers bei vorgegebener Kraft.

• Anmerkung: die folgenden Angaben von Messbereichen und Genauigkeit in kg, g, mg usw. sind physikalisch nicht ganz korrekt, da sie Massen darstellen. SI-Einheit der Kraft ist das Newton. Es sollte ab 1960 das "Kilopond" ersetzen, das "einem kg" des Alltags entsprach (1 kp etwa 9.81 N).

Es gibt Federwaagen und Kraftmessung für verschiedene Messbereiche. Nach der prozentuellen Genauigkeit gereiht, sind dies z.B.:

• Haushaltswaage, ein Handgerät bis etwa 10 kg; die einfache Federwaage wird (volkstümlich) auch "Lumpenwaage" genannt.
• Küchenwaage und Babywaage, bis 5 oder 10 kg
• Personenwaage für das Körpergewicht (meist bis 150 kg, Genauigkeit ½-3 kg).
• Standgeräte für industrielle Zwecke oder im Handel (oft an der Kassa).
• Membranwaagen und Barometer
• Mikrowaagen und Präzisions-Federwaagen für Labors, Physikunterricht etc., Genauigkeiten 0.5% bis 0.1%.

• Balkenwaage: misst die Balance zweier Gewichte). Im einfachsten Fall ist es ein im Drehpunkt gelagerter Waagebalken, der an den Enden zwei Schalen trägt.
  • Tisch- oder Tafelwaage: zwei durch Gelenke parallel gehaltene Waagebalken, sodass Wägung unabhängig von der Lage der zwei Körper auf der Schale Anzeige analog mit langem Hebel ("Zunge"), elektrisch oder digital.
• Zeigerwaage: mit Gewicht an einem Winkelhebel, gibt auf einer Skala den Ausschlag an. Prinzip der Briefwaage.
• Schnellwaage, Laufgewichts-, römische Waage: zwei ungleiche Hebelarme, am längeren wird das Ausgleichsgewicht verschoben.
• Dezimalwaage: durch ein Hebelwerk verhält sich Gewicht zu Wiegegut wie 1:10.
  • Sonderformen sind die Brückenwaage für LKWs und Silotransporte, Kran- und Palettenwaagen.

Elektromechanische und elektronische Waagen

Elektromechanische Waagen für Industrie und Transport

• Plattform- und Fahrzeugwaagen: Wiegebrücken mit mehreren Messdosen, Messterminal und Programmen (z.B. Handtara, Festtara, Mehrfachmessung ...)
• Kranwaagen mit 10-20 Messbereichen à ±0.2%, Spitzenwertanzeige etc.
• Palettenwaagen (z.B. 10 bis 1500 kg ±500 g)
• Sonderwaagen für Langgut, schweren Industrieeinsatz usw.
• Wägeterminals mit Abfüll-Steuerung für Flüssigkeiten, Bigbag, Dosierung, Absackung, Stückzahlen, Annahme und Verladung ...
• Bodenwaagen mit Funktions- und Zifferntastatur, Standardprogrammen wie Zählen, Kontrollieren, Dosieren ... (z.B. 10 kg ±0.1 g).

• Tischwaagen mit Batterie- und Netzbetrieb, Distanz Wägebrücke-Anzeigegerät bis einige Meter (z.T. eichfähig). Untergruppen sind:
  • Kompakt- oder Universalwaagen
  • elektronische Tischwaagen für Großküche, Bäcker oder Labor
  • Spezialwaagen für Getreideproben, Eier, Sortierung usw.
• Zählwaagen: Kompaktwaagen zum Zählen, Wägen, Summieren und Kommissionieren, mit digitalen Filtern gegen Vibrationen etc.

• Präzisionswaagen mit Genauigkeiten bis 0.01% (Messbereiche 100 g bis 30 kg).
  • Laborwaagen, Mikro- und Analysewaagen, Sartoriuswaagen (z.B. 200 g ±0.0001 g).
  • Feuchtigkeitsmesser: Wassergehalt bei 40-250°, Infrarotstrahlung ...

• Gravimeter für Geophysik und Geodäsie: Präzisions-"Federwaage" (Schrägbalken) oder Supraleitung, Erdschwerefeld 950 bis 990 Gal ± 0.001 mGal (1 Gal = 1 cm/s²).
• Cavendish-Waage zur Bestimmung der Gravitationskonstante (1798)
• Watt-Waage für Überprüfung des Ur-Kilogramms: sie vergleicht die mechanische mit der elektrischen Leistung, was letztlich auf eine Zeitmessung hinausläuft.
• Komparatorwaage der PTB zum Vergleich von Kilogrammprototypen. Sie steht in einem druckfesten Gehäuse und hat eine Standardabweichung von 10^-9 kg. Sie erlaubt auch Messungen im Vakuum (0.005 mbar) und daher des Luftauftriebs auf die Massebestimmung.

• Waage sorgfältig behandeln, vor mechanischen Erschütterungen und aggressiven Stoffen schützen,
• im angeschalteten Zustand nicht transportieren,
• auf stabilen Untergrund achten, horizontieren, justieren.
• maximale Belastbarkeit nie überschreiten ("Wägebereich 200g" = Maximallast). Nur für Industrie oder KFZ sind die Toleranzen größer.
• Daher nie mit der Hand auf Waagschalen drücken.
• Wiegegut vorsichtig auf die Waagschale legen, Chemikalien nie ohne Gefäß (Einstellung der Tara mit Tariereinrichtung)

• Nach Einschalten warten, bis Waage auf 0,0 austariert ist
• Rundfilter oder Becherglas auflegen, "Tara"-Taste, nochmals Austarierung abwarten
• Portionsweise Stoffzugabe: Feststoffe mit Spatel, Flüssigkeit mit Pipette
• Ablesung, Protokoll oder mit Schnittstelle zum PC
• Abnehmen des Filters/ Bechers langsam, bzw.
• Standby oder Ausschalten der Waage laut Menü.

• Mangelnde Erfahrung vieler Kinder ("schwer" = groß, Volumen, Dichte)
• unscharfe Sprache, Wahrnehmung von Gewicht als Druck (auf der Hand)
• Ablesung auf Skalen und Bedeutung der Werte
• Verwechslung von «Gramm»/ «Kilogramm», Gewichtsstück/ Gewichtseinheit ...
• Vermixen von Masse und Gewichtskraft, Kilopond und Newton

1. Mit Skalen vertraut machen (Maßband, Uhr ..)
2. Gewichte in kindgerechten Einheiten (z.B. Murmeln) schätzen: Stein A = 6 Murmeln = 3 Nägel, dann Kontrolle mit Waage
3. Vergleich gängiger Gewichte (100, 250, 500 g). Später kleine Gewichte (5g, 10, 50g) auf Briefwaage und deren Ausschlag be-greifen
4. Einheiten «Kilo/gramm» (1 kg = 1000 g), Analogie zu km

1. Messprinzip A) Kraft, B) Vergleich (Federwaage, Brief-, Balkenwaage)
2. Newton als Kraft spüren, Kilopond, Erdschwerefeld und dessen Variation
3. Internetsuche, Kritik an Prospekten (kg statt N, usw.)
4. Dichte verstehen (Vergleiche mit Holz, Stein, Wasser usw.)

Weblinks

• http://www.busch-waagen.de/produkte/praezision.htm (Busch Waagenfabrik, Hagen)
• http://www.waagen-kissling.de/ (Waagen Kissling, Rimbach)
• http://www.me-systeme.de/dms_kd.html (Kraftmessdosen, -aufnehmer, Membranen)
• http://www.seilnacht.tuttlingen.com/versuche/waegen.html (Labor-, Schulwaagen)
• http://www.analytik.de/cgi-bin/to.cgi?l=19_laborprodukte_wiegen (Präzisions- und Analysenwaagen, Dosiersysteme etc.)
• http://www.schumann-gmbh.de/spezialwaagetxt1.htm#Getreideprober (Spezialwaagen für Proben, Eiersortieren, Feuchte-, Dichtemessung ..)
• http://www.admin.ch/ch/d/ff/2002/2607.pdf (Zulassung zur Eichung)
• http://www.ibtl.de/Deutsch/index_d.htm (Messtechnik etc.)
• http://www.ptb.de/ (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig)
• http://www.ptb.de/de/org/1/11/111/prototyp.htm (Präz.Waage, Kilogramm)
• http://www.bipm.fr/ (Bureau International des Poids et Mesures, Paris)