न्यूटन
SI व्युत्पन्न इकाई · राशि: बल
01 · परिभाषा
वह बल जो एक किलोग्राम द्रव्यमान को हर सेकंड एक मीटर प्रति सेकंड का वेग-परिवर्तन देता है। राशि बड़ी नहीं है: मँझोले आकार का एक सेब हथेली पर लगभग इतने ही बल से दबाव डालता है।
परिभाषा सीधे यांत्रिकी के दूसरे नियम को दोहराती है, इसलिए न किसी मानक वस्तु की ज़रूरत है और न किसी अंशांकन साधन की: न्यूटन पूरी तरह किलोग्राम, मीटर और सेकंड से तय होता है। वह भ्रम भी यहीं से आता है जिसे मिटाने के लिए यह इकाई बनी। द्रव्यमान वस्तु का गुण है और ब्रह्मांड में कहीं नहीं बदलता; भार वह बल है जिससे वस्तु अपने आधार पर दबाव डालती है, और वह इस पर निर्भर है कि वस्तु कहाँ है। एक किलोग्राम चंद्रमा पर भी एक किलोग्राम रहता है, पर वहाँ न्यूटनों की संख्या छह गुना घट जाती है। जब तक दोनों राशियाँ किलोग्राम कहलाती रहीं, यह अंतर मन में रखना पड़ता था; न्यूटन ने उसे संकेत में ला दिया।
एकसमान गति को बल की ज़रूरत नहीं: जिस गाड़ी को कुछ रोकता नहीं, वह अपने आप लुढ़कती है। न्यूटन तब चाहिए जब वेग बदलना हो या किसी वस्तु को गिरने से रोकना हो। एक न्यूटन एक किलोग्राम को एक सेकंड में एक मीटर प्रति सेकंड तक ले आता है, और दस न्यूटन उसी किलोग्राम को दस गुना तेज़ी से, या दस किलोग्राम को उसी गति से त्वरित करते हैं — दूसरे नियम में द्रव्यमान और त्वरण बराबर के हैं।
02 · रूपांतरण
न्यूटन, किलोग्राम-बल और पाउंड-बल
सभी गुणांक परिभाषा से ही ठीक हैं: किलोग्राम-बल और पाउंड-बल मानक गुरुत्व-त्वरण से तय होते हैं, और डाइन सेंटीमीटर तथा ग्राम से।
किलोग्राम-बल की परिभाषा है मानक गुरुत्व-त्वरण पर एक किलोग्राम का भार, यानी 9.806 65 मीटर प्रति सेकंड वर्ग पर। यह संख्या एक सहमति है: वास्तविक त्वरण भूमध्य रेखा पर 9.78 से ध्रुव पर 9.83 तक बदलता है, इसलिए वही बाट क्वीटो और मुरमांस्क में तराज़ू पर अलग-अलग दबाव डालता है। यही कारण है कि औद्योगिक तराज़ू स्थापना-स्थल पर ही अंशांकित किए जाते हैं।
| इकाई | नाम | मान | कहाँ मिलती है |
|---|---|---|---|
| N | न्यूटन | 1 | SI में बल का मूल लेखन |
| kN | किलोन्यूटन | 0.001 | निर्माण, प्रणोद, भार |
| MN | मेगान्यूटन | 1·10⁻⁶ | रॉकेट, प्रेस, पुल |
| mN | मिलीन्यूटन | 1 000 | प्रयोगशाला के मापन |
| µN | माइक्रोन्यूटन | 1·10⁶ | सूक्ष्म-यांत्रिकी, सौर पाल |
| kgf | किलोग्राम-बल | 0.101972 | g₀ पर एक किलोग्राम का भार |
| gf | ग्राम-बल | 101.972 | दवा की दुकान और प्रयोगशाला के तराज़ू |
| tf | टन-बल | 0.000101972 | क्रेन, बोलचाल में इंजन का प्रणोद |
| lbf | पाउंड-बल | 0.224809 | अंग्रेज़ीभाषी तकनीक |
| ozf | औंस-बल | 3.59694 | छोटे बल, कमानियाँ |
| डाइन | डाइन | 100 000 | CGS पद्धति, उन्नीसवीं सदी की भौतिकी |
| पाउंडल | पाउंडल | 7.23301 | अंग्रेज़ी निरपेक्ष पद्धति |
| sn | स्टेन | 0.001 | MTS पद्धति, फ़्रांस 1919–1961 |
भार मानक गुरुत्व-त्वरण 9.806 65 m/s² पर गिना गया है; त्वरण एक टन द्रव्यमान के लिए है।
03 · परिमाण की कोटियाँ
धूलकण से उड़ान भरते रॉकेट तकएक न्यूटन — हथेली पर सेब
04 · मापक यंत्र
बल किससे मापते हैं
सबसे सीधा रास्ता: हुक का नियम खिंचाव और बल को रैखिक रूप से जोड़ता है, और पैमाने पर सीधे न्यूटन अंकित किए जा सकते हैं। शुद्धता कमानी के प्रत्यास्थ पश्च-प्रभाव और तापमान से सीमित रहती है, इसलिए उत्पादन में यह यंत्र मोटे मापन का ही काम करता रहा।
प्रत्यास्थ अंग पर चिपकी जाली धातु के साथ खिंचती है और उसका प्रतिरोध प्रतिशत के अंशों जितना बदलता है। सेतु परिपथ इसे वोल्टता में बदल देता है — रसोई के तराज़ू से लेकर वैगन-कांटे तक सभी व्यापारिक और औद्योगिक तराज़ू इसी तरह काम करते हैं।
राष्ट्रीय मापविज्ञान संस्थान न्यूटन को ज्ञात द्रव्यमान के भारों से साकार करते हैं, जिन्हें मापे गए त्वरण वाले गुरुत्व क्षेत्र में लटकाया जाता है। सबसे बड़े संयंत्र कई मेगान्यूटन तक पहुँचते हैं, और परीक्षण प्रयोगशालाओं के संवेदक इन्हीं से अंशांकित होते हैं।
भार पड़ने पर क्वार्ट्ज़ स्वयं आवेश उत्पन्न करता है, और प्रतिक्रिया माइक्रोसेकंड भर के आघात के साथ भी चल लेती है। ऐसे संवेदकों से कर्तन बल, प्रतिक्षेप और टक्कर-परीक्षण मापे जाते हैं; स्थिर भार वे नहीं सँभालते — आवेश रिस जाता है।
05 · लेखन नियम
बड़ा N, बिना बिंदु
संकेत उपनाम से बना है, इसलिए बड़े अक्षर में लिखा जाता है, जबकि इकाई का नाम पाठ में छोटे अक्षर से: newton, पर संकेत N। रूसी संकेत Н है, और मिश्रित पाठ में उसे हेनरी के लैटिन H से भ्रमित करना आसान है। संख्या और संकेत के बीच अटूट रिक्ति रखी जाती है।
उपसर्ग किलो छोटे अक्षर से लिखा जाता है: kN, KN नहीं। बल-आघूर्ण न्यूटन-मीटर में दिया जाता है, और यद्यपि उसकी विमा जूल जैसी ही है, एक को दूसरे की जगह नहीं रखा जा सकता: कार्य और आघूर्ण अलग राशियाँ हैं। किलोग्राम-बल और टन-बल अस्सी के दशक तक तकनीक में मान्य थे, पुराने नक्शों और पुस्तिकाओं में मिलते हैं, और ISO 80000-4 अब उनकी संस्तुति नहीं करता।
06 · पड़ोसी इकाइयाँ
न्यूटन व्युत्पन्न इकाइयों की पूरी झाड़ी की जड़ में है: क्षेत्रफल से भाग दें तो पास्कल, दूरी से गुणा करें तो जूल।
न्यूटन प्रति वर्ग मीटर
बल
कार्य का न्यूटन-मीटर
Simetrium के पड़ोसी पत्रकों में: पास्कल दाब के लिए, जूल कार्य के लिए, वाट शक्ति के लिए और किलोग्राम — वह मूल इकाई जिससे न्यूटन परिभाषित है। पद्धति से बाहर की इकाइयों में पास ही हैं पाउंड-बल और फुट-पाउंड, जो अंग्रेज़ीभाषी तकनीक में आज भी जीवित हैं।
07 · ऐतिहासिक भाग
न्यूटन से पहले बल किससे मापते थे
गति का दूसरा नियम बल की किसी भी इकाई के बिना रचा गया था: न्यूटन अनुपातों के बारे में लिखते थे, संख्याओं के बारे में नहीं। बल को किसी निश्चित वस्तु से मापने की ज़रूरत मशीनों और अभियांत्रिकी गणनाओं के आने पर ही पड़ी।
अभियंता किलोग्राम-बल में गिनते थे — बाट का भार, जिसे आँख समझ लेती है। भौतिकविदों ने सेंटीमीटर-ग्राम-सेकंड पद्धति और डाइन को चुना, जो न्यूटन से एक लाख गुना छोटी है। एक खेमे की गणनाएँ दूसरे के लिए बदलनी पड़ती थीं।
भार और माप की नौवीं सामान्य सभा ने उस बल के लिए न्यूटन नाम स्वीकृत किया जो एक किलोग्राम को एक सेकंड में एक मीटर प्रति सेकंड तक ले आता है। 1960 में यह इकाई शेष व्युत्पन्न इकाइयों के साथ अंतर्राष्ट्रीय पद्धति में शामिल हुई।
किलोग्राम-बल दस्तावेज़ों से चला गया, पर बोली में रह गया: इंजन का प्रणोद आज भी टन में बताया जाता है और प्रेस का बल किलोग्राम में। दुकान का कमानीदार तराज़ू बल मापता है पर द्रव्यमान दिखाता है, और उसे स्थानीय गुरुत्व-त्वरण के अनुसार सेट किया जाता है।
न्यूटन को मानक वस्तु से साकार नहीं किया जा सकता — केवल गिना जा सकता है
किलोग्राम का एक मानक था, मीटर की प्लैटिनम की पट्टी पर एक रेखा; पर न्यूटन की कोई नमूना-वस्तु न है और न हो सकती है। यह इकाई तीन मूल इकाइयों से परिभाषित है और गणना से साकार होती है: ज्ञात द्रव्यमान का भार लटकाया जाता है और उसे उस गुरुत्व-त्वरण से गुणा किया जाता है जिसे स्थापना-स्थल पर दस लाखवें अंश तक मापा गया हो। बल-मापविज्ञान की विशेषता यहीं से आती है: बल का राष्ट्रीय मानक एक भौगोलिक बिंदु से बँधा होता है। मशीन को दूसरे शहर ले जाने का अर्थ है स्थानीय त्वरण फिर से मापना, क्योंकि वह अक्षांश, ऊँचाई और नींव के नीचे की चट्टान के घनत्व तक से बदलता है। प्रयोगशाला के पास दो सौ मीटर का पहाड़ परिणाम को छठे अंक पर खिसका देता है। डंडीदार तराज़ू यह चिंता जानता ही नहीं: वह द्रव्यमानों की तुलना करता है, और गुरुत्व दोनों पलड़ों में कट जाता है — इसीलिए तौलना, बल मापने से हज़ारों वर्ष पुराना है।
सूची · माप की इकाइयाँ
हर राशि के लिए एक पत्रक
SI की सात मूल इकाइयाँ, अपने नाम वाली बाईस व्युत्पन्न इकाइयाँ, और पद्धति से बाहर की वे इकाइयाँ जिनके बिना न तकनीक चलती है न रोज़मर्रा। हर एक का अपना पत्र: परिभाषा, रूपांतरण, यंत्र, लेखन नियम। 36 भाषाओं में।
अपने नाम वाली SI व्युत्पन्न इकाइयाँ
न्यूटन का पत्रक खुला हैSI की मूल इकाइयाँ
गेरुए रंग में — किलोग्राम, मीटर और सेकंड, जिनसे न्यूटन बना हैपद्धति से बाहर की इकाइयाँ
गेरुए रंग में — दूसरी पद्धतियों की बल इकाइयाँपत्रक की भाषा
36 भाषाएँ। संकेत N अंतर्राष्ट्रीय है; नाम उपनाम के पीछे चलता है इसलिए कम बदलता है: newton, Newton, ньютон, ニュートン।