นิวตัน (หน่วยวัด)

นิวตัน (อังกฤษ: newton สัญลักษณ์ N) เป็นหน่วยอนุพัทธ์เอสไอของแรง โดยชื่อหน่วยตั้งตามชื่อของไอแซก นิวตัน เพื่อเป็นการยอมรับถึงผลงานของเขาในสาขากลศาสตร์ดั้งเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน

บทความนี้เกี่ยวกับหน่วยเอสไอ สำหรับนักวิทยาศาสตร์ ดูที่ ไอแซก นิวตัน

นิวตัน
การจำลองให้เห็นภาพของแรง 1 นิวตัน
ข้อมูลทั่วไป
ระบบการวัด	หน่วยอนุพัทธ์เอสไอ
เป็นหน่วยของ	แรง
สัญลักษณ์	N
ตั้งชื่อตาม	ไอแซก นิวตัน
การแปลงหน่วย
1 N ใน ...	... มีค่าเท่ากับ ...
หน่วยฐานเอสไอ	1 kg⋅m/s2 หรือ kg⋅m⋅s-2
ระบบแรงโน้มถ่วงของอังกฤษ	0.2248089 lbf

บทนิยาม

1 นิวตัน คือแรงที่ต้องใช้ในการเร่งมวล 1 กิโลกรัม ในอัตรา 1 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง ในทิศทางที่กระทำแรงนั้น

ในปี พ.ศ. 2489 (ค.ศ. 1946) มติฉบับที่ 2 ของที่ประชุมใหญ่ว่าด้วยการชั่งตวงวัด (ซีจีเอ็มพี) กำหนดหน่วยมาตรฐานของแรงในระบบหน่วยเอ็มเคเอสเป็นปริมาณที่ต้องใช้เร่งมวล 1 กิโลกรัม ในอัตรา 1 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง และต่อมาในปี พ.ศ. 2491 (ค.ศ. 1948) มติฉบับที่ 7 ของการประชุมซีจีเอ็มพีครั้งที่ 9 มีการปรับให้นำเอาชื่อ นิวตัน มาเป็นหน่วยของแรงแทน^[1] ซึ่งทำให้ระบบเอ็มเคเอสกลายเป็นรากฐานของระบบเอสไอในปัจจุบัน และนั่นจึงทำให้หน่วยนิวตันกลายมาเป็นหน่วยมาตรฐานของแรงในระบบเอสไอ

กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน กล่าวไว้ว่า F = ma โดยที่ F คือแรงที่กระทำ m คือมวลของวัตถุที่รับแรงนั้น และ a คือความเร่งของวัตถุ ฉะนั้นนิวตันจึงเป็นไปตามดังนี้^[2]

F	=	m	⋅	a
1 N	=	1 kg	⋅	1 m/s2

โดยสัญลักษณ์ดังกล่าวใช้แทนหน่วยดังต่อไปนี้ N สำหรับนิวตัน kg สำหรับกิโลกรัม m สำหรับเมตร และ s สำหรับวินาที

ในการวิเคราะห์เชิงมิติ

${\displaystyle {\mathsf {F}}={\frac {\mathsf {ML}}{{\mathsf {T}}^{2}}}}$

โดยที่ ${\displaystyle {\mathsf {F}}}$ คือแรง, ${\displaystyle {\mathsf {M}}}$ คือมวล, ${\displaystyle {\mathsf {L}}}$ คือความยาว และ ${\displaystyle {\mathsf {T}}}$ คือเวลา

ตัวอย่าง

ณ ที่ความโน้มถ่วงเฉลี่ยบนโลก (โดยปกติคือ g ≈ 9.80665 m/s²) มวล 1 กิโลกรัม จะเกิดแรงประมาณ 9.8 นิวตัน โดยที่แอปเปิลขนาดเฉลี่ยทั่ว ๆ ไปเกิดแรง 1 นิวตัน ซึ่งเราสามารถคำนวณหานำหนักของแอปเปิลได้ดังต่อไปนี้^[3]

F	=	m	⋅	a
F	=	m	⋅	g
1 N	=	m	⋅	9.80665 m/s2
1 kg ⋅ m/s2	=	m	⋅	9.80665 m/s2
m	≈	0.10197 kg		(0.10197 kg = 101.97 g)

น้ำหนักเฉลี่ยของผู้ใหญ่ที่เกิดแรงประมาณ 608 นิวตัน

F	=	m	⋅	g
608 N	=	m	⋅	9.80665 m/s2
608 kg ⋅ m/s2	=	m	⋅	9.80665 m/s2
m	≈	62 kg		(ซึ่ง 62 กิโลกรัม คือมวลเฉลี่ยของผู้ใหญ่)[4]

การแปลงหน่วย

หน่วยของแรง

ด ค ก	นิวตัน (หน่วยเอสไอ)	ดายน์	แรงกิโลกรัม, กิโลปอนด์	แรงปอนด์	ปอนเดิล
1 N	≡ 1 kg⋅m/s2	= 105 dyn	≈ 0.10197 kp	≈ 0.22481 lbf	≈ 7.2330 pdl
1 dyn	= 10−5 N	≡ 1 g⋅cm/s2	≈ 1.0197 × 10−6 kp	≈ 2.2481 × 10−6 lbf	≈ 7.2330 × 10−5 pdl
1 kp	= 9.80665 N	= 980665 dyn	≡ gn ⋅ (1 kg)	≈ 2.2046 lbf	≈ 70.932 pdl
1 lbf	≈ 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 lbf	≡ 1 lb⋅ft/s2
ค่าของ gn ตามที่ใช้ในนิยามของแรงกิโลกรัม ในที่นี้ใช้สำหรับหน่วยความโน้มถ่วงทั้งหมด