ニュートン (単位)

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ニュートン
newton
記号 N
国際単位系 (SI)
種類 組立単位
組立 kg·m/s2
定義 1kgの質量を持つ物体に1m/s2の加速度を生じさせる力
語源 アイザック・ニュートン
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ニュートン: newton、記号: N)は、 国際単位系 (SI)における単位。1ニュートンは、1 kgの質量を持つ物体に1 m/s2の加速度を生じさせる力である。名称は古典力学で有名なイギリスの物理学者アイザック・ニュートンに因む。

名称[編集]

1946年国際度量衡委員会 (CIPM) において、力の単位は1キログラムの質量に1 m/s2加速度を生じさせる力であるとの定義が決議された。1948年の第9回国際度量衡総会 (CGPM) は、このMKS単位系における力に「ニュートン(newton)」の名称と記号「N」を与える決議を採択した[1]

ニュートンの名称は、1904年ブリストル大学のデビッド・ロバートソン(en:David Robertson (engineer))が提唱していたものである[2][3]

人名に因むため、記号は大文字・立体の「N」と表記される。ただし英語で「ニュートン」と書き出す場合は「Newton」ではなく「newton」とする(国際単位系#単位の英語名称)。

定義[編集]

1ニュートンは、1キログラム質量をもつ物体に1メートル毎秒毎秒 (m/s2) の加速度を生じさせる力と定義される。運動の第2法則F = maとし、Fm質量a加速度である。単位で表すと以下のようになる:

F = m a
1 N = 1 kg m/s2

つまり、基本単位で書き表すと N = kg·m/s2 (キログラムメートル毎秒毎秒)となる。

また、次元解析を力、を質量、を長さ、を時間とした場合の式:

重量[編集]

重量重力によって2つの物体の間に働く力と定義されているので、ニュートンはまた重量の単位でもある。場所によって10分の数パーセント異なるが、地球表面において質量1キログラムの物体の重量は約9.81ニュートンである。

重量キログラム標準重力上で質量1kgの物体の重量を1kgfと定義している。

換算[編集]

力の単位
変換後
ニュートンSI単位)
N
ダイン
dyn
重量キログラム
kgf
重量ポンド
lbf
パウンダル
pdl
変換前 1 N =1 kg·m/s2 =105 dyn ≈0.10197 kgf ≈0.22481 lbf ≈7.2330 pdl
1 dyn =10−5 N =1 g·cm/s2 ≈1.0197×10−6 kgf ≈2.2481×10−6 lbf ≈7.2330×10−5 pdl
1 kgf =9.80665 N =980665 dyn =gn·(1 kg) ≈2.2046 lbf ≈70.932 pdl
1 lbf =4.4482216152605 N ≈444822 dyn ≈0.45359 kgf =gn·(1 lb) ≈32.174 pdl
1 pdl =0.138254954376 N ≈13825 dyn ≈0.014098 kgf ≈0.031081 lbf =1 lb·ft/s2
重量ポンドの値は、公式には重量キログラムによって定義されている標準重力加速度 gn を用いて計算している。
力学の単位の3つのアプローチ[4][5]
基本単位 力・長さ・時間 重さ・長さ・時間 質量・長さ・時間
(F) F = ma = wa/g F = ma/gc = wa/g F = ma = wa/g
重さ (w) w = mg w = mg/gcm w = mg
単位系 BG GM EE M AE CGS MTS SI
加速度 (a) ft/s2 m/s2 ft/s2 m/s2 ft/s2 Gal m/s2 m/s2
質量 (m) slug slug lbm kg lb g t kg
力 (F) lb kgf lbF kgf pdl dyn sn N
圧力 (p) lb/in2 at PSI atm pdl/ft2 Ba pz Pa

脚注[編集]

[脚注の使い方]
  1. ^ 電気単位の定義(PV, 20, 132-133)決議2 および側方の注記、国際度量衡委員会(CIPM),1946年、国際単位系(SI)第9版(2019)日本語版
  2. ^ 15.2 MEASUREMENT UNITS U.S. Metric Study Interim Report, Engineering Standards, National Bureau of Standards, Special Publication 345-11, July 1971、 「Professor David Robertson of Bristol University in a letter to the 'Electrician' in April 1904 independently advocated the adoption of a similar MKS system by the St. Louis International Electrical Congress and suggested the "newton" for the unit of force and the "kram" for the unit of mass in order to eliminate the prefix in the base unit "kilogram."」
  3. ^ 1941 Obituary, David Robertson Grace's Guide to British Industrial History、「He was an advocate of the MKS system of units, and 36 years ago proposed the "Newton" for the unit of force, and the "Volt-second" for the unit of flux in that system.」
  4. ^ Michael R. Lindeburg (2011). Civil Engineering Reference Manual for the Pe Exam. Professional Publications. ISBN 1591263417 
  5. ^ Wurbs, Ralph A, Fort Hood Review Sessions for Professional Engineering Exam, http://engineeringregistration.tamu.edu/tapedreviews/Fluids-PE/PDF/Fluids-PE.pdf 2011年10月26日閲覧。