牛顿(符号为N,英语:newton)是一种物理中力的单位,是力的公制单位。它是以建立经典力学的艾萨克·牛顿命名。
目录
1 定义
2 举例
3 千牛顿(kN)及其适用的场合
4 转换系数(与其他单位之转换)
5 另见
6 参考
定义
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牛顿是一个国际单位制导出单位,它是由kg·m·s-2的国际单位制基本单位导出。1牛顿等于要使质量1千克物体的加速度为1 m/s2时,所需要的力。利用量纲分析,因为 F=ma(force(力)= mass(质量)× acceleration(加速度)),将质量及加速度的单位相乘,即可得到牛顿和基本单位之间的关系。
举例
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一牛顿是一个大约102克(1⁄9.81kg,约为一个小苹果的质量,或两个鸡蛋的质量)的物体在地表所受到的地球引力。
一千克的物体在地表受到的重力约为9.8 Ν(或是1.0 kgf,依定义 1 kgf = 9.80665 N)在日常生活及工程应用中,1 kgf常近似成10牛顿。
力及位移的内积就是功。故1牛顿的力作用在物体,产生1米的位移,所做的功就是 1 Ν·m。依照功能定理,对一物体的做功等于其能量的变化,因此Ν·m 也是能量的单位,其大小和常用的能量单位焦耳相同,1Ν·m = 1 J。
力常常会用千牛顿或kΝ的单位表示,1 kΝ = 1,000Ν。
千牛顿(kN)及其适用的场合
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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1千牛顿约等于102千克力,在无需精确计算的场合可以将千牛顿的数值直接乘以100,视为其对应的重力[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:
螺丝、锚的最大允许受力或是土木工程及建筑业的应用[2];
在量测一个负载最大允许的张力及剪力;
攀岩装备;
量测航空发动机、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。
转换系数(与其他单位之转换)
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力的单位
牛顿N (国际单位制导出单位)
达因dyne
千克力kgf
磅力lbf
磅达(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
定义千克力时所用的gn数值,在此表中也用来定义所有的重力单位
另见
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艾萨克·牛顿
国际单位制
磅力
焦耳,国际单位制下的能量单位,一焦耳相当于一牛顿的力作用在物体上,产生一米的位移。
千克力
帕斯卡,国际单位制下的压强能量单位,一帕斯卡相当于单位面积承受一牛顿的力。
参考
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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] 互联网档案馆的存档,存档日期2011-07-16.