Newton
Avledet SI-enhet · størrelse: kraft
01 · Definisjon
Kraften som gir en masse på ett kilogram akselerasjonen én meter per sekund hvert sekund. En beskjeden størrelse: omtrent med denne kraften trykker et middels stort eple mot håndflaten.
Definisjonen gjentar direkte mekanikkens andre lov og krever derfor verken normal eller kalibreringsoppstilling: newton er fullt bestemt av kilogrammet, meteren og sekundet. Herfra kommer også forvirringen som enheten skal rydde bort. Massen er en egenskap ved legemet og endrer seg ingen steder i universet; vekten er kraften legemet trykker mot underlaget med, og den avhenger av hvor legemet befinner seg. Ett kilogram er fortsatt ett kilogram på Månen, men newtonene blir der seks ganger færre. Så lenge begge størrelsene het kilogram, måtte forskjellen holdes i hodet; newton flyttet den ut i symbolet.
Jevn bevegelse krever ingen kraft: en vogn som ingenting bremser, ruller av seg selv. Newton trengs for å endre farten eller holde et legeme fra å falle. Én newton bringer et kilogram opp i én meter per sekund på ett sekund, mens ti newton akselererer det samme kilogrammet ti ganger raskere eller ti kilogram like raskt — i andre lov er masse og akselerasjon likestilt.
02 · Omregning
Newton, kilopond og pundkraft
Alle faktorene er eksakte per definisjon: kilopond og pundkraft er fastsatt ved normaltyngdeakselerasjonen, og dyn ved centimeteren og grammet.
Kilopond er definert som vekten av ett kilogram ved normaltyngdeakselerasjonen, 9,806 65 meter per sekund i annen. Tallet er en avtale: den virkelige akselerasjonen går fra 9,78 ved ekvator til 9,83 ved polen, så det samme loddet trykker ulikt på vekta i Quito og i Murmansk. Industrivekter kalibreres derfor på oppstillingsstedet.
| Enhet | Navn | Verdi | Hvor den opptrer |
|---|---|---|---|
| N | newton | 1 | grunnskrivemåten for kraft i SI |
| kN | kilonewton | 0,001 | bygg, skyvekraft, laster |
| MN | meganewton | 1·10⁻⁶ | raketter, presser, broer |
| mN | millinewton | 1 000 | laboratoriemålinger |
| µN | mikronewton | 1·10⁶ | mikromekanikk, solseil |
| kp | kilopond | 0,101972 | vekten av ett kilogram ved g₀ |
| p | pond | 101,972 | apotek- og laboratorievekter |
| Mp | megapond | 0,000101972 | kraner, motorers skyvekraft i dagligtale |
| lbf | pundkraft | 0,224809 | engelskspråklig teknikk |
| ozf | unsekraft | 3,59694 | små krefter, fjærer |
| dyn | dyn | 100 000 | CGS-systemet, 1800-tallets fysikk |
| poundal | poundal | 7,23301 | engelsk absolutt system |
| sn | sthène | 0,001 | MTS-systemet, Frankrike 1919–1961 |
Vekten regnes ved normaltyngdeakselerasjonen 9,806 65 m/s²; akselerasjonen gjelder en masse på ett tonn.
03 · Størrelsesordener
fra støvkorn til rakett som letterÉn newton — et eple i håndflaten
04 · Måleinstrumenter
Hva kraft måles med
Den mest direkte veien: Hookes lov binder strekk og kraft lineært, og skalaen kan deles rett i newton. Nøyaktigheten begrenses av fjærens elastiske ettervirkning og av temperaturen, og i produksjonen ble instrumentet stående som et grovt måleredskap.
Gitteret som er limt på fjærlegemet, strekkes med metallet, og motstanden endrer seg med brøkdeler av en prosent. En brokobling gjør det om til spenning — slik virker alle handels- og industrivekter, fra kjøkkenvekta til vognvekta.
De nasjonale metrologiinstituttene realiserer newton med laster av kjent masse hengt opp i et tyngdefelt der akselerasjonen er målt. De største anleggene yter flere meganewton, og mot dem kalibreres giverne i prøvingslaboratoriene.
Kvarts danner selv en ladning under belastning, og svaret rekker et støt på mikrosekunder. Med slike givere måler man skjærekraft, rekyl og kollisjonsprøver; statisk last holder de ikke — ladningen renner av.
05 · Skriveregler
Stor N uten punktum
Symbolet er dannet av et etternavn, derfor skrives det med stor bokstav, mens navnet på enheten i tekst skrives med liten: en newton, men N. Det russiske symbolet er Н og forveksles i blandet tekst lett med den latinske H-en for henry. Mellom tall og symbol settes et hardt mellomrom.
Prefikset kilo skrives med liten bokstav: kN, ikke KN. Kraftmomentet oppgis i newtonmeter, og selv om dimensjonen er den samme som joulens, kan man ikke bytte det ene med det andre: arbeid og moment er ulike størrelser. Kilopond og megapond var tillatt i teknikken fram til åttitallet, finnes på gamle tegninger og i håndbøker, og anbefales ikke lenger etter ISO 80000-4.
06 · Naboenheter
Newton står ved rota av en hel busk av avledede enheter: del den på et areal, så får du pascal; gang den med en vei, så får du joule.
newton per kvadratmeter
kraft
newtonmeter arbeid
I Simetriums nabodatablad: pascal for trykket, joule for arbeidet, watt for effekten og kilogram — grunnenheten som newton er definert ved. Av enhetene utenfor SI står ved siden av pundkraft og foot-pound, som lever videre i engelskspråklig teknikk.
07 · Historisk del
Hva kraft ble målt med før newton
Den andre bevegelsesloven ble formulert uten noen kraftenhet i det hele tatt: Newton skrev om forhold, ikke om tall. Å måle kraft i noe bestemt ble nødvendig først med maskinene og ingeniørberegningene.
Ingeniørene regnet i kilopond — vekten av et lodd, forståelig for øyet. Fysikerne foretrakk centimeter-gram-sekund-systemet med dyn, hundre tusen ganger mindre enn newton. Beregningene fra den ene leiren måtte regnes om for den andre.
Den niende generalkonferansen for mål og vekt vedtok navnet newton for kraften som bringer et kilogram opp i én meter per sekund på ett sekund. I 1960 gikk enheten inn i Det internasjonale systemet sammen med de øvrige avledede.
Kilopond har forlatt dokumentene, men blitt igjen i talespråket: motorens skyvekraft oppgis fortsatt i tonn og pressens kraft i kilogram. Fjærvekta i butikken viser masse selv om den måler kraft, og den stilles inn etter den lokale tyngdeakselerasjonen.
Newton kan ikke realiseres med en normal — bare beregnes
Kilogrammet hadde en normal, meteren en strek på en platinalinjal; newton har ikke og kan ikke ha en gjenstand som forbilde. Enheten er definert ved tre grunnenheter og realiseres ved beregning: man henger opp en last med kjent masse og ganger den med tyngdeakselerasjonen, målt på stedet med milliondelers nøyaktighet. Derav særtrekket ved kraftmetrologien: en nasjonal kraftnormal er bundet til et geografisk punkt. Å flytte maskinen til en annen by betyr å måle den lokale akselerasjonen på nytt, for den endrer seg med breddegraden, høyden og til og med med tettheten i berget under fundamentet. Et fjell på to hundre meter ved siden av laboratoriet flytter resultatet i sjette siffer. Skålvekta kjenner ikke denne bekymringen i det hele tatt: den sammenligner masser, og tyngdekraften forkortes bort i begge skålene — derfor er veiing årtusener eldre enn kraftmåling.
Katalog · måleenheter
Et datablad for hver størrelse
Sju SI-grunnenheter, tjueto avledede med egne navn og enhetene utenfor systemet som verken teknikken eller hverdagen klarer seg uten. Hver har sitt eget blad: definisjon, omregning, instrumenter, skriveregler. På 32 språk.
Avledede SI-enheter med eget navn
newtons datablad åpnetSI-grunnenheter
i terrakotta — kilogram, meter og sekund, som newton er satt sammen avEnheter utenfor systemet
i terrakotta — kraftenheter fra andre systemerDatabladets språk
32 språk. Symbolet N er internasjonalt; navnet følger etternavnet og endrer seg derfor lite: newton, Newton, ньютон, ニュートン.