牛頓 (單位)

牛頓 (單位)

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。

目录

1 定義

2 舉例

3 千牛頓(kN)及其適用的場合

4 轉換係數(與其他單位之轉換)

5 另見

6 參考

定義

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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

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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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用于攀岩的登山扣(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:

螺絲、錨的最大允許受力或是土木工程及建築業的應用[2];

在量測一個負載最大允許的張力及剪力;

攀岩裝備;

量測航空发动机、火箭发动机、运载火箭的推力;

用于制造塑料零件的注塑机中各种模具的锁模力。

轉換係數(與其他單位之轉換)

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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

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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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^ Convert kilonewtons to kilograms-force - Conversion of Measurement Units. Convertunits.com. [2014-04-27]. (原始内容存档于2021-03-04).

^ [1] 互联网档案馆的存檔,存档日期2011-07-16.

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