単位 ニュートン: 国際単位系における力の単位
ニュートン（英: newton、記号: N）は、 国際単位系（SI）における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。
| ニュートン newton | |
|---|---|
| 記号 | N |
| 系 | 国際単位系 (SI) |
| 種類 | 組立単位 |
| 量 | 力 |
| 組立 | kg·m/s2 |
| 定義 | 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 |
| 語源 | アイザック・ニュートン |
名称
「ニュートン(newton)」の名称は、1904年4月にブリストル大学のデビッド・ロバートソン (1875 – 1941) （en:David Robertson (engineer)）が提唱したものである。
1913年の第５回国際度量衡総会は、ニュートンを力の単位として提案した。
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 の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。
人名に因む計量単位であるため、単位記号は大文字・立体の「N」と表記される。ただし英語で本単位の意味であるニュートンと書き出す場合は「newton」とする（国際単位系#単位の英語名称、一般的にアイザック・ニュートンを含め人名を示す場合は「Newton」とする。）。
定義
1ニュートンは、1キログラムの質量をもつ物体に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法則はF = maとし、Fが力、mが質量、aが加速度である。単位で表すと以下のようになる：
| F | = | m | ⋅ | a |
| 1 N | = | 1kg | ⋅ | m/s2 |
つまり、物理単位で書き表すと N = kg·m/s2 （キログラムメートル毎秒毎秒）となる。
また、次元解析で
重量
重量が重力によって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。重力加速度は地球上の場所によってわずかに異なるが、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。
重量キログラムは標準重力上で質量1 kgの物体の重量を1 kgfと定義している。
リンゴによる力の表現
ニュートンのリンゴについての逸話にちなんで、力学の教科書での重力の説明にリンゴを用いたり、リンゴ1個に働く重力が 1 N であるという説明がなされることがある。
より正確には質量102 g のリンゴに働く重力が、0.102 kg × 9.80665 m/s2 = 1.00 N ということになる。ただし、日本で流通しているリンゴは海外と比較して大きいものが多く、質量が102 g を上回る品種がほとんどである。
リンゴの比重が 1.0 （水と同じ）であり、真球であるとすると、質量102 g のりんごの直径は約 5.8 cm となる（超球の体積#公式）。このことからも、実際の市販されているリンゴとしては小さすぎることが分かる。このため、リンゴに替えて、1 N を、みかんやキウイまたは単1マンガン乾電池 1個に働く重力との説明もある。
換算
| 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。 | ||||||
| 基本単位 | 力・長さ・時間 | 重さ・長さ・時間 | 質量・長さ・時間 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 力 (F) | F = m⋅a = w⋅a/g | F = m⋅a/gc = w⋅a/g | F = m⋅a = w⋅a/g | |||||
| 重さ (w) | w = m⋅g | w = m⋅g/gc ≈ m | w = m⋅g | |||||
| 単位系 | BG | GM | EE | M | AE | CGS | MTS | SI(MKS) |
| 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
注釈
出典
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