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.