牛頓 (單位)
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牛頓(符號為N,英語:newton)是一種物理中力的單位,是力的公制單位。它是以建立經典力學的艾薩克·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的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(1⁄9.81kg,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。
- 力及位移的內積就是功。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
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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)
牛頓 N (国际单位制导出单位) |
达因 dyne |
千克力 kgf |
磅力 lbf |
磅達 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
- 艾薩克·牛頓
- 國際單位制
- 磅力
- 焦耳,國際單位制下的能量單位,一焦耳相當於一牛頓的力作用在物體上,產生一公尺的位移。
- 千克力
- 帕斯卡,國際單位制下的壓強能量單位,一帕斯卡相當於單位面積承受一牛頓的力。
參考
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