牛顿(单位)
牛顿(单位)
牛顿是国际单位制(SI)中力的计量单位,用于量化力的大小。本文将详细介绍牛顿单位的定义、与其他单位制的等价关系以及倍数和约数,帮助读者全面了解这一基本物理量。
什么是牛顿(单位)?
牛顿是国际单位制(SI)中力的计量单位,即牛顿是物理学中用来量化力的单位。
从逻辑上讲,牛顿这个名字是向著名物理学家艾萨克·牛顿致敬,他奠定了力学的基础,力学是研究力效应的物理学部分。这个名称在20世纪初开始用于测量力,但直到1948年才在度量衡大会(CGPM)上正式指定。
特别地,牛顿是以 1 m/s2的加速度移动 1 kg 质量体所需的力。换句话说,一牛顿是必须施加到 1 kg 物体一秒钟以使该物体从静止状态达到 1 m/s 速度所需的力。
为了让您了解牛顿的值,请考虑一个 50 公斤重的人必须不断施加 490.5 N 的力才能保持站立。要握住一升的大瓶水,需要 9.81 N 的力。总而言之,1 N 是一个很小的力。
需要注意的是,单位牛顿也可以称为牛顿或中子。
强度公式
从数学上来说,牛顿的单位等于一公斤乘以一米除以一秒的平方。
该表达式可以分解为两个物理量的单位:质量和加速度。质量的单位是千克,加速度的单位是米除以秒的平方。
因此,施加到物体上的力的公式等于物体的质量乘以物体的加速度的乘积。
这个公式也可以由牛顿第二定律推导出来。
例如,如果我们要计算必须向 12 kg 物体施加的力,使其以 5 m/s2加速,我们必须使用力公式并进行以下计算:
F = m * a
F = 12 kg * 5 m/s2
F = 60 N
这意味着需要施加60牛顿的力才能使12千克的物体以5米每秒平方的加速度运动。
系统间的牛顿等价
正如我们在上面看到的,牛顿是国际单位制中的力单位。但单位系统更多,因此即使它们不太常用,您也可能需要将以牛顿表示的力转换为其他类型的单位。
下面您将找到一个表格,其中包含现有的不同力单位之间的等价关系。您可以使用此表将以牛顿表示的力转换为其他不同的单位,反之亦然。
力量 | 等价 |
---|---|
1 达因 (dyn) | 1 10-5N |
1公斤力(kgf) | 9.80665N |
1 斯滕 (sn) | 1000N |
1 磅力 (lbf) | 4.44822N |
1 磅 (pdl) | 0.1382550N |
1 盎司力 (ozf) | 0.278014N |
牛顿倍数和约数
有时,用牛顿来表示某些力可能是不切实际的,因为非常大或非常小的值的力将分别在右侧或左侧有许多零。这就是为什么也使用牛顿倍数和约数的原因。
例如,写 1 兆牛顿 (1 MN) 比写 1,000,000 牛顿要快,并且这两个力相等。
下面您可以看到一个表格,其中显示了国际单位制 (SI) 中牛顿的倍数和约数之间的关系。
倍数
名称 | 符号 | 数量级 |
---|---|---|
十牛顿 | daN | 101N |
百牛顿 | hN | 102N |
千牛顿 | kN | 103N |
兆牛顿 | MN | 106N |
吉加牛顿 | GN | 109N |
太牛顿 | TN | 1012N |
佩塔牛顿 | PN | 1015N |
埃克萨牛顿 | EN | 1018N |
泽塔牛顿 | ZN | 1021N |
约塔牛顿 | YN | 1024N |
约数
名称 | 符号 | 数量级 |
---|---|---|
德辛牛顿 | dN | 10-1N |
森蒂牛顿 | cN | 10-2N |
毫牛顿 | mN | 10-3N |
微牛顿 | µN | 10-6N |
纳米牛顿 | nN | 10-9N |
皮科牛顿 | pN | 10-12N |
飞牛顿 | fN | 10-15N |
阿托牛顿 | aN | 10-18N |
泽普托牛顿 | zN | 10-21N |
约克托牛顿 | yN | 10-24N |
在所有的倍数和约数中,最常用的是千牛顿、兆牛顿和微牛顿。