牛頓 (單位)

描述力的物理公制单位

牛頓(符號為N,英語:newton)是一種物理中力的單位,是的公制單位。它是以建立經典力學艾薩克·牛頓命名。

定義

牛頓是一個國際單位制導出單位,它是由kg·m·s-2國際單位制基本單位導出。1牛頓等於要使質量1千克物體的加速度為1 m/s2時,所需要的力。利用因次分析,因為 F=ma(force(力)= mass(質量)× acceleration(加速度)),將質量及加速度的單位相乘,即可得到牛頓和基本單位之間的關係。

舉例

  • 一牛頓是一個大約102克(19.81kg,約為一個小蘋果的質量,或两个鸡蛋的质量)的物體在地表所受到的地球引力
  • 一千克的物體在地表受到的重力約為9.8 Ν(或是1.0 kgf,依定義 1 kgf = 9.80665 N)在日常生活及工程應用中,1 kgf常近似成10牛頓。
  • 力及位移內積就是。故1牛頓的力作用在物體,產生1公尺的位移,所作的功就是 1 Ν·m。依照功能定理,對一物體的作功等於其能量的變化,因此Ν·m 也是能量的單位,其大小和常用的能量單位焦耳相同,1Ν·m = 1 J。
  • 力常常會用千牛頓或kΝ的單位表示,1 kΝ = 1,000Ν。

千牛頓(kN)及其適用的場合

 
用于攀岩登山扣英语Carabiner,当卡扣关闭时沿登山扣受力时的安全额定值为26kN,当垂直于登山扣受力时为8kN,当卡扣打开时沿登山扣受力时安全等级为10kN。

牛顿是一个数值较小的单位,实际应用中通常使用千牛顿,1千牛顿=1000牛顿,缩写为千牛(kN)。地球上的重力加速度为9.81 m/s2,因此:

1 kN = 102 kg × 9.81 m/s2

即1千牛頓约等於102千克力,在无需精确计算的场合可以将千牛頓的數值直接乘以100,視為其對應的重力[1]。例如,一个平台的负载为1千牛(102千克力),那么它可以负载100千克的重物。

以千牛顿为单位的规格在以下安全规格中很常见:

轉換係數(與其他單位之轉換)

力的單位
牛頓
N (国际单位制导出单位)
达因
dyne
千克力
kgf
磅力
lbf
磅達英语Poundal
pdl
1 N ≡ 1 kg·m/s² = 105 dyn ≈ 0.10197 kp ≈ 0.22481 lbfF ≈ 7.2330 pdl
1 dyn = 10−5 N ≡ 1 g·cm/s² ≈ 1.0197×10−6 kp ≈ 2.2481×10−6 lbfF ≈ 7.2330×10−5 pdl
1 kp = 9.80665 N = 980665 dyn gn·(1 kg) ≈ 2.2046 lbfF ≈ 70.932 pdl
1 lbfF ≈ 4.448222 N ≈ 444822 dyn ≈ 0.45359 kp gn·(1 lb) ≈ 32.174 pdl
1 pdl ≈ 0.138255 N ≈ 13825 dyn ≈ 0.014098 kp ≈ 0.031081 lbfF ≡ 1 lb·ft/s²
定義千克力時所用的gn數值,在此表中也用來定義所有的重力單位

另見

參考

  1. ^ Convert kilonewtons to kilograms-force - Conversion of Measurement Units. Convertunits.com. [2014-04-27]. (原始内容存档于2021-03-04). 
  2. ^ [1] 互联网档案馆存檔,存档日期2011-07-16.