Newton (jednotka)

Rozbalit box

Obsah boxu

Šablona:Infobox Jednotka Newton (symbol N) je odvozená jednotka Mezinárodní soustavy jednotek (SI) pro sílu. Je pojmenována po významném anglickém fyzikovi a matematikovi Isaacu Newtonovi, který formuloval zákony pohybu a gravitace. Jeden newton je definován jako síla, která uděluje tělesu o hmotnosti jednoho kilogramu zrychlení jeden metr za sekundu na druhou.

⏳ Historie a původ

Jednotka newton je pojmenována na počest Isaaca Newtona, jehož práce na poli klasické mechaniky a gravitace položily základy moderní fyziky. Newtonovy pohybové zákony, publikované v jeho díle „Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica“ v roce 1687, popsaly vztah mezi silou, hmotností a zrychlením, což je základem pro definici této jednotky. Jednotka newton byla formálně přijata jako součást soustavy metrických jednotek na Generální konferenci pro váhy a míry v roce 1946. Stala se pak oficiální jednotkou síly v rámci SI soustavy v roce 1960.

📐 Definice a vzorec

Newton je definován na základě druhého Newtonova pohybového zákona, který říká, že síla (F) působící na těleso je rovna součinu jeho hmotnosti (m) a zrychlení (a), které této hmotnosti uděluje. Matematicky se to vyjadřuje vzorcem:

F = m × a

Kde:

• F je síla v newtonech (N)
• m je hmotnost v kilogramech (kg)
• a je zrychlení v metrech za sekundu na druhou (m/s²)

Z této definice vyplývá, že jeden newton je ekvivalentní jednomu kilogrammetru za sekundu na druhou:

1 N = 1 kg·m·s⁻²

Tato definice jasně ukazuje, že newton je odvozenou jednotkou od základních jednotek SI: kilogram, metr a sekunda.

🧪 Použití a příklady

Jednotka newton se používá v mnoha oblastech fyziky a inženýrství k vyjádření různých typů sil.

• Gravitační síla (váha): Na Zemi působí na těleso o hmotnosti 1 kg gravitační síla přibližně 9,81 N (za předpokladu standardního gravitačního zrychlení g ≈ 9,81 m/s²). To znamená, že předmět o hmotnosti 102 gramů (přibližně jedno malé jablko) má tíhu asi 1 N.
• Tah a tlak: Síla tahu lana, síla tlaku plynů v nádobě nebo síla působící na konstrukci budovy se měří v newtonech.
• Tření: Síla tření, která brání pohybu těles, se rovněž udává v newtonech.
• Odstředivá a dostředivá síla: Tyto síly, které se projevují při kruhovém pohybu, jsou také měřeny v newtonech.
• Sport: Ve sportu se newtony používají k měření síly úderů (např. v boxu), síly stisku nebo síly, kterou sportovec vyvine při zvedání činky.

⚖️ Převody a vztahy k jiným jednotkám

Ačkoli newton je standardní jednotkou síly v SI soustavě, existují i jiné jednotky, které se používají nebo používaly v různých systémech.

• Dyne: V CGS soustavě (centimetr-gram-sekunda) je jednotkou síly dyne (dyn). Jeden newton je roven 100 000 dynům.

   :1 N = 105 dyn

• Libra-síla: V imperiálním systému a v USA se pro sílu používá libra-síla (lbf). Jeden newton je přibližně 0,2248 libry-síly.

   :1 N ≈ 0,2248 lbf

• Kilopond: Starší jednotkou síly, která je založena na tíze kilogramu, je kilopond (kp), někdy označovaný jako kilogram-síla (kgf). Jeden kilopond je tíha tělesa o hmotnosti 1 kg při normálním gravitačním zrychlení.

   :1 kp = 9,80665 N
   :1 N ≈ 0,10197 kp

🌐 Newton v praxi

V každodenním životě se s newtonem setkáváme, aniž bychom si toho byli vědomi.

• Zvedání předmětů: Když zvedáme předmět, vyvíjíme sílu v newtonech, která překonává jeho váhu (gravitační sílu). Například zvednutí tašky s nákupem o hmotnosti 5 kg vyžaduje sílu přibližně 49 N (5 kg × 9,81 m/s²).
• Tlak větru: Silný vítr může vyvíjet značnou sílu v newtonech na povrchy, jako jsou střechy domů nebo plachty lodí.
• Brzdění: Při brzdění vozidla působí brzdná síla, která se měří v newtonech a zpomaluje pohyb.
• Otevírání dveří: Síla, kterou aplikujeme na kliku dveří k jejich otevření, je také měřena v newtonech.

💡 Pro laiky

Představte si, že držíte v ruce malou čokoládovou tyčinku nebo malou lahvičku s vodou, která váží asi 100 gramů. Síla, kterou cítíte, jak vám tento předmět táhne ruku dolů směrem k Zemi, je přibližně jeden newton. Je to tedy relativně malá síla. Když tlačíte na dveře nebo taháte za provaz, vyvíjíte sílu, která se měří v newtonech. Čím více se namáháte, tím více newtonů síly vyvíjíte. V podstatě, newton je způsob, jakým fyzici měří, jak moc "tlačíte" nebo "taháte" něco.