Ньютон (единица)

Единица силы в физике

Ньютон (символ: Н ) — единица силы в Международной системе единиц (СИ) . Она определяется как сила, которая придает массе в 1 килограмм ускорение в 1 метр в секунду в квадрате . ${\displaystyle 1\ {\text{kg}}\cdot {\text{m/s}}^{2}}$

Он назван в честь Исаака Ньютона в знак признания его трудов по классической механике , в частности, его второго закона движения .

Определение

Ньютон определяется как (это производная единица, определенная в терминах основных единиц СИ ). ^{[1] : 137} Таким образом, один ньютон — это сила, необходимая для ускорения одного килограмма массы со скоростью один метр в секунду в квадрате в направлении приложенной силы. ^[2] ${\displaystyle \mathrm {1\ kg{\cdot }m/s^{2}} }$

Единицу измерения «метр на секунду в квадрате» можно понимать как измерение скорости изменения скорости за единицу времени, т.е. увеличение скорости на 1 метр в секунду каждую секунду. ^[2]

В 1946 году Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) Резолюцией 2 стандартизировала единицу силы в системе единиц MKS, установив ее как величину, необходимую для ускорения 1 килограмма массы со скоростью 1 метр в секунду в квадрате. В 1948 году 9-я CGPM Резолюцией 7 приняла название ньютон для этой силы. ^[3] Затем система MKS стала основой для сегодняшней системы единиц SI. ^[4] Таким образом, ньютон стал стандартной единицей силы в Système international d'unités (SI) или Международной системе единиц . ^[3]

Ньютон назван в честь Исаака Ньютона . Как и каждая единица СИ , названная в честь человека, его символ начинается с заглавной буквы (N), но при написании полностью он следует правилам написания заглавных букв нарицательных существительных ; то есть слово ньютон пишется с заглавной буквы в начале предложения и в заголовках, но в остальном пишется строчными буквами.

Связь с Ньютоном проистекает из второго закона движения Ньютона , который гласит, что сила, действующая на объект, прямо пропорциональна ускорению, которое приобретает этот объект, таким образом: ^[5] где представляет собой массу объекта, подвергающегося ускорению . При использовании единицы массы СИ, килограмма ( ), и единиц СИ для расстояния метра ( ), и времени, секунды ( ) мы приходим к определению СИ ньютона: 1 кг ⋅ м / с 2 . {\displaystyle \mathrm {1\ кг{\cdot }м/с^{2}} .} $${\displaystyle F=ma,}$$ ${\displaystyle m}$ ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle {\text{kg}}}$ ${\displaystyle {\text{m}}}$ ${\displaystyle {\text{s}}}$

Примеры

При средней гравитации на Земле (условно, ) масса килограмма оказывает силу около 9,8 ньютона. ${\displaystyle g={9.80665}\ {\text{m/s}}^{2}}$

• Яблоко среднего размера весом 200  г оказывает на поверхность Земли силу около двух ньютонов, которую мы измеряем как вес яблока на Земле.

${\displaystyle 0.200{\text{ kg}}\times 9.80665{\text{ m/s}}^{2}=1.961{\text{ N}}.}$

• Среднестатистический взрослый человек оказывает на Землю силу около 608 Н.

${\displaystyle 62{\text{ kg}}\times 9.80665{\text{ m/s}}^{2}=608{\text{ N}}}$(где 62 кг — средняя масса взрослого человека в мире). ^[6]

Килоньютоны

Карабин , используемый в скалолазании , с классом безопасности 26 кН при нагрузке вдоль позвоночника с закрытой защелкой, 8 кН при нагрузке перпендикулярно позвоночнику и 10 кН при нагрузке вдоль позвоночника с открытой защелкой.

Большие силы могут быть выражены в килоньютонах (кН), где 1 кН = 1000 Н. Например, тяговое усилие паровоза класса Y и тяга реактивного двигателя F100 составляют около 130 кН. ^{[ необходима цитата ]}

Альпинистские веревки испытываются, предполагая, что человек может выдержать падение, создающее силу 12 кН. Веревки не должны порваться при испытании на 5 таких падений. ^{[7] : 11}

Коэффициенты пересчета

Смотрите также

• Датчик силы
• Международная система единиц (СИ)
• Джоуль , единица измерения энергии в системе СИ , 1 ньютон, приложенный на расстоянии 1 метра.
• Килограмм-сила — сила, действующая со стороны земного притяжения на уровне моря на массу в один килограмм.
• Кип (единица)
• Паскаль , единица измерения давления в системе СИ , 1 ньютон, действующий на площадь в 1 квадратный метр.
• Порядки величины (силы)
• Фунт (сила)
• Сфен
• Ньютон-метр , единица СИ крутящего момента

Ссылки

1. Международное бюро мер и весов (2019). Международная система единиц (СИ) (PDF) (9-е изд.). Международное бюро мер и весов (BIPM). стр. 137. Архивировано из оригинала 30 сентября 2021 г. . Получено 22 сентября 2021 г. .
2. "Ньютон | единица измерения". Encyclopaedia Britannica . 17 декабря 2020 г. Архивировано из оригинала 27 сентября 2019 г. Получено 27 сентября 2019 г.
3. Международная система единиц (СИ) (ред. 1977 г.). Министерство торговли США , Национальное бюро стандартов . 1977. стр. 17. ISBN 9282220451. Архивировано из оригинала 11 мая 2016 . Получено 15 ноября 2015 .
4. Дэвид Б. Ньюэлл; Эйт Тиесинга, ред. (2019). Международная система единиц (СИ) (PDF) (Специальная публикация NIST 330, ред. 2019 г.). Гейтерсберг, Мэриленд: NIST . Получено 30 ноября 2019 г.
5. "Таблица 3. Согласованные производные единицы в системе СИ со специальными названиями и символами". Международная система единиц (СИ) . Международное бюро мер и весов . 2006. Архивировано из оригинала 18 июня 2007 г.
6. Уолпол, Сара Кэтрин; Прието-Мерино, Дэвид; и др. (18 июня 2012 г.). «Вес наций: оценка биомассы взрослого человека». BMC Public Health . 12 (12): 439. doi : 10.1186/1471-2458-12-439 . PMC 3408371. PMID  22709383 . 
7. Брайт, Касандра Мари. «История технологий и стандартов скалолазного снаряжения». (2014).
8. Комингс, Э. У. (1940). «Английские инженерные единицы и их размеры». Промышленная и инженерная химия . 32 (7): 984–987. doi :10.1021/ie50367a028.
9. Клинкенберг, Адриан (1969). «Американская инженерная система единиц и ее размерная константа g _c ». Промышленная и инженерная химия . 61 (4): 53–59. doi :10.1021/ie50712a010.