نيوتن
خذ في كفك تفاحة صغيرة، نحو مئة غرام. تدفعها راحتك إلى الأعلى بقوة تقارب نيوتنًا واحدًا. وهذا بالضبط ما يلزم كي لا تسقط التفاحة.
في عام 1687 نشر إسحاق نيوتن «الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية». وفيه أن تغيّر الحركة يتناسب مع القوة المؤثرة. واليوم نكتب ذلك F = m·a. ولم تُسمَّ وحدة القوة باسم نيوتن إلا في عام 1948. والنيوتن الواحد يزيد سرعة كيلوغرام واحد مترًا في الثانية كل ثانية.
| الرمز | N |
| عبر الوحدات الأساسية | kg·m·s⁻² |
| وزن 1 kg | 9,806 65 N عند g المعياري · على القمر 1,62 N |
| سُمّيت | باسم إسحاق نيوتن · CGPM 1948، في النظام الدولي منذ 1960 |
| المعايير | ISO 80000-4 · كتيّب النظام الدولي، ط 9 · ISO 376 (أجهزة قياس القوة) |
| قيم نموذجية | 1 nN — إبرة مجهر القوة الذرية · 1 N — تفاحة 102 g · 35 MN — دفع ساتورن 5 |
01 · التعريف
كيلوغرام ومتر وثانيتان
النيوتن هو القوة التي تكسب جسمًا كتلته 1 kg تسارعًا قدره 1 m/s². وليس للنيوتن عياره الخاص. فهو مبني من الكيلوغرام والمتر والثانية، ودقته مثل دقتها.
الوزن أيضًا قوة. إنه القوة التي يضغط بها الجسم على مسنده. على الأرض يزن الكيلوغرام نحو 9,8 N، وعلى القمر أقل بست مرات، بينما تبقى الكتلة نفسها. ولهذا يعرض الميزان النابضي على القمر رقمًا آخر، ويعرض ميزان الكفتين الرقم نفسه.
كم من الرمل يزن نيوتنًا واحدًا
في الكفة من الرمل ما يكفي تمامًا ليُظهر النابض 1 N. وكلما ضعفت الجاذبية لزم رمل أكثر. ارتفاع الكومة هو كتلة الرمل، والخط الأزرق علامة 1 N على التدريج. وهي نفسها على جميع الأجرام.
يهمّ المشتري كم من المادة في العبوة، وهذه هي الكتلة. أما الوزن فيتعلق بالمكان: عند خط الاستواء تزن العبوة أقل بنصف في المئة منها عند القطب. موازين المتاجر تقيس قوة، لكنها تُضبط في مكانها بأثقال معايرة. ولهذا تعرض الشاشة غرامات.
النيوتن نفسه يمسك ثقلًا ويسرّع عربة
على اليسار دينامومتر نابضي. السهم الأحمر وزن الجسم، والأزرق قوة النابض. وحين يتساويان يتدلى الثقل ساكنًا. وعلى اليمين عربة على سكة. تدفعها مروحة من الخلف بقوة ثابتة يبيّنها السهم الأزرق. وتوضع النقاط على الشريط كل 0,1 s. وكلما تباعدت النقاط زادت سرعة العربة. والخط الأخضر هو خط النهاية بعد 1 m. يغيّر الجرم وزن الثقل والاحتكاك، لكنه لا يغيّر دفع المروحة.
تفاحة كتلتها 102 g تزن على الأرض 1,00 N. والنيوتن نفسه يزيد سرعة عربة كتلتها كيلوغرام واحد بمقدار 1 m/s² كل ثانية.
02 · التحويل
| الوحدة | القيمة | أين تَرِد |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
الكيلوغرام-قوة هو وزن كيلوغرام واحد عند g المعياري. وهو يساوي 9,806 65 نيوتن بالضبط.
الداين في نظام CGS أصغر من النيوتن بمئة ألف مرة. وهو يسرّع غرامًا بمقدار 1 cm/s².
في الولايات المتحدة ما زال دفع المحركات النفاثة يُعطى بوحدة lbf: 100 000 lbf = 445 kN.
03 · مراتب العِظَم
04 · أدوات القياس
05 · قواعد الكتابة
06 · الوحدات المجاورة
07 · القسم التاريخي
السقوط الحر أسرع من أن يُوقَّت ببندول. في عام 1784 علّق جورج أتوود فوق بكرة ثقلين متساويين تقريبًا. يسحب الفرق الصغير المنظومة ببطء، فيمكن قياس التسارع بالثواني. وهكذا اختُبر قانون نيوتن الثاني لأول مرة على الطاولة.
يستند النيوتن إلى الكيلوغرام. ومنذ 2019 يُعرَّف الكيلوغرام بثابت بلانك، فصار ممكنًا تحقيق القوة بلا أثقال: في ميزان كيبل يوازن الوزنَ قوةٌ كهرومغناطيسية. وتحقق المختبرات الوطنية القوى الكبيرة بآلات أثقال حتى 1 MN وتعاير أجهزة قياس القوة وفق ISO 376.
فهرس الكميات
الفهرس كله ←الوحدات الأساسية السبع في النظام الدولي
قطرة حمض تغيّر لون العصير، والملح يلوّن اللهب، والماء يتجمد بنقرة. وتحتها كل صفحات Simetrium بحسب المجال وبالترتيب الأبجدي.
افتح الفهرس ←