Newton
Satuan turunan SI · besaran: gaya
01 · Definisi
Gaya yang memberi massa satu kilogram percepatan satu meter per sekon setiap sekon. Besaran yang sederhana: kira-kira sebesar itulah sebuah apel sedang menekan telapak tangan.
Definisi ini langsung mengulang hukum kedua mekanika, sehingga tidak menuntut baik standar benda maupun perangkat kalibrasi: newton sepenuhnya ditentukan oleh kilogram, meter, dan sekon. Dari sini pula muncul kekeliruan yang hendak dihapus oleh satuan ini. Massa adalah sifat benda dan tidak berubah di mana pun di alam semesta; berat adalah gaya yang ditekankan benda pada tumpuannya, dan itu bergantung pada tempat benda berada. Satu kilogram tetap satu kilogram di Bulan, tetapi jumlah newton di sana menjadi enam kali lebih kecil. Selama kedua besaran sama-sama disebut kilogram, bedanya harus diingat dalam kepala; newton membawanya keluar ke dalam lambang.
Gerak lurus beraturan tidak memerlukan gaya: kereta yang tak tertahan apa pun akan menggelinding sendiri. Newton diperlukan untuk mengubah kecepatan atau menahan benda agar tidak jatuh. Satu newton membawa satu kilogram ke satu meter per sekon dalam satu sekon, sedangkan sepuluh newton mempercepat kilogram yang sama sepuluh kali lebih cepat, atau sepuluh kilogram dengan laju yang sama — dalam hukum kedua, massa dan percepatan setara.
02 · Konversi
Newton, kilogram-gaya, dan pon-gaya
Semua koefisien tepat menurut definisi: kilogram-gaya dan pon-gaya ditetapkan lewat percepatan gravitasi baku, sedangkan dyn lewat sentimeter dan gram.
Kilogram-gaya didefinisikan sebagai berat satu kilogram pada percepatan gravitasi baku, yaitu 9,806 65 meter per sekon kuadrat. Angka itu kesepakatan: percepatan sebenarnya berubah dari 9,78 di khatulistiwa sampai 9,83 di kutub, sehingga anak timbangan yang sama menekan timbangan secara berbeda di Quito dan di Murmansk. Karena itu timbangan industri dikalibrasi di tempat pemasangannya.
| Satuan | Nama | Nilai | Di mana dijumpai |
|---|---|---|---|
| N | newton | 1 | penulisan dasar gaya dalam SI |
| kN | kilonewton | 0,001 | konstruksi, daya dorong, beban |
| MN | meganewton | 1·10⁻⁶ | roket, mesin pres, jembatan |
| mN | milinewton | 1 000 | pengukuran laboratorium |
| µN | mikronewton | 1·10⁶ | mikromekanika, layar surya |
| kgf | kilogram-gaya | 0,101972 | berat satu kilogram pada g₀ |
| gf | gram-gaya | 101,972 | timbangan apotek dan laboratorium |
| tf | ton-gaya | 0,000101972 | derek, daya dorong mesin dalam percakapan |
| lbf | pon-gaya | 0,224809 | teknik berbahasa Inggris |
| ozf | ons-gaya | 3,59694 | gaya kecil, pegas |
| dyn | dyn | 100 000 | sistem CGS, fisika abad ke-19 |
| poundal | poundal | 7,23301 | sistem absolut Inggris |
| sn | sten | 0,001 | sistem MTS, Prancis 1919–1961 |
Berat dihitung pada percepatan gravitasi baku 9,806 65 m/s²; percepatan untuk massa satu ton.
03 · Orde besaran
dari butir debu sampai roket yang lepas landasSatu newton — apel di telapak tangan
04 · Alat ukur
Gaya diukur dengan apa
Jalan paling langsung: hukum Hooke menghubungkan regangan dengan gaya secara linear, dan skalanya dapat dibagi langsung dalam newton. Ketelitiannya dibatasi oleh efek elastis susulan pada pegas dan oleh suhu, sehingga di lapangan alat ini tetap menjadi pengukur kasar.
Kisi yang direkatkan pada elemen elastis ikut meregang bersama logam, dan hambatannya berubah sebesar pecahan persen. Rangkaian jembatan mengubahnya menjadi tegangan — begitulah cara kerja semua timbangan dagang dan industri, dari timbangan dapur sampai jembatan timbang gerbong.
Lembaga metrologi nasional mewujudkan newton dengan beban bermassa diketahui yang digantung dalam medan gravitasi yang percepatannya sudah diukur. Instalasi terbesar menghasilkan beberapa meganewton, dan sensor laboratorium uji dikalibrasi terhadapnya.
Kuarsa yang dibebani menghasilkan muatan dengan sendirinya, dan tanggapannya mengejar hentakan selama beberapa mikrodetik. Sensor semacam ini dipakai mengukur gaya potong, hentakan balik, dan uji tabrak; beban statis tidak mereka pertahankan — muatannya bocor keluar.
05 · Aturan penulisan
Huruf N kapital tanpa titik
Lambang berasal dari nama keluarga, maka ditulis dengan huruf kapital, sedangkan nama satuannya di dalam teks ditulis dengan huruf kecil: newton, tetapi lambangnya N. Lambang Rusia adalah Н, dan dalam teks campuran mudah tertukar dengan huruf Latin H untuk henry. Di antara angka dan lambang ditempatkan spasi tak terputus.
Awalan kilo ditulis dengan huruf kecil: kN, bukan KN. Momen gaya dinyatakan dalam newton-meter, dan meskipun dimensinya sama dengan joule, keduanya tidak boleh saling menggantikan: usaha dan momen adalah besaran yang berbeda. Kilogram-gaya dan ton-gaya masih diizinkan dalam teknik sampai tahun delapan puluhan, dijumpai pada gambar dan buku pegangan lama, dan ISO 80000-4 tidak lagi menganjurkannya.
06 · Satuan tetangga
Newton berdiri di akar segerumbul satuan turunan: bagilah dengan luas, keluar pascal; kalikan dengan jarak, keluar joule.
newton per meter persegi
gaya
newton-meter usaha
Di lembar tetangga Simetrium: pascal untuk tekanan, joule untuk usaha, watt untuk daya, dan kilogram — satuan dasar yang mendefinisikan newton. Di antara satuan di luar sistem, berdiri di sampingnya pon-gaya dan kaki-pon, keduanya hidup dalam teknik berbahasa Inggris.
07 · Bagian sejarah
Sebelum newton, gaya diukur dengan apa
Hukum gerak kedua dirumuskan tanpa satuan gaya sama sekali: Newton menulis tentang perbandingan, bukan tentang angka. Mengukur gaya dengan sesuatu yang pasti baru diperlukan setelah mesin dan perhitungan keinsinyuran datang.
Para insinyur berhitung dalam kilogram-gaya — berat anak timbangan yang dapat ditangkap mata. Para fisikawan lebih memilih sistem sentimeter-gram-sekon dengan dyn, seratus ribu kali lebih kecil daripada newton. Perhitungan satu pihak harus dikonversi untuk pihak lain.
Konferensi Umum Timbangan dan Ukuran kesembilan mengesahkan nama newton bagi gaya yang membawa satu kilogram ke satu meter per sekon dalam satu sekon. Pada 1960 satuan ini masuk ke dalam Sistem Internasional bersama satuan turunan lainnya.
Kilogram-gaya telah pergi dari dokumen, tetapi tinggal dalam percakapan: daya dorong mesin masih disebut dalam ton, dan gaya mesin pres dalam kilogram. Timbangan pegas di toko menunjukkan massa walaupun mengukur gaya, dan disetel menurut percepatan gravitasi setempat.
Newton tidak dapat diwujudkan dengan standar benda — hanya dihitung
Kilogram punya standar benda, meter punya garis pada mistar platina; newton tidak punya dan tidak mungkin punya benda contoh. Satuan ini didefinisikan lewat tiga satuan dasar dan diwujudkan lewat perhitungan: sebuah beban bermassa diketahui digantung, lalu dikalikan dengan percepatan gravitasi yang diukur di tempat pemasangan sampai ketelitian sepersejuta. Dari sinilah ciri khas metrologi gaya: standar gaya nasional terikat pada satu titik geografis. Memindahkan mesin ke kota lain berarti mengukur ulang percepatan setempat, sebab ia berubah menurut lintang, ketinggian, bahkan menurut kerapatan batuan di bawah pondasi. Sebuah bukit setinggi dua ratus meter di samping laboratorium menggeser hasil pada angka keenam. Neraca lengan sama sekali tidak mengenal kerepotan ini: ia membandingkan massa, dan gravitasi terhapus di kedua piringan — karena itu menimbang jauh lebih tua ribuan tahun daripada mengukur gaya.
Katalog · satuan ukuran
Satu lembar untuk tiap besaran
Tujuh satuan dasar SI, dua puluh dua satuan turunan bernama sendiri, dan satuan di luar sistem yang tak dapat ditinggalkan baik oleh teknik maupun kehidupan sehari-hari. Masing-masing punya lembarnya: definisi, konversi, alat, aturan penulisan. Dalam 36 bahasa.
Satuan turunan SI bernama sendiri
lembar newton terbukaSatuan dasar SI
warna terakota — kilogram, meter, dan sekon, yang menyusun newtonSatuan di luar sistem
warna terakota — satuan gaya dari sistem lainBahasa lembar
36 bahasa. Lambang N bersifat internasional; namanya mengikuti nama keluarga sehingga sedikit sekali berubah: newton, Newton, ньютон, ニュートン.