Newton (Einheit)

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Physikalische Einheit
Einheitenname Newton
Einheitenzeichen \mathrm{N}
Physikalische Größe(n) Kraft
Formelzeichen F;\, G
Dimension \mathsf{M\;L\;T^{-2} }
System Internationales Einheitensystem
In SI-Einheiten \mathrm{1 \, N = 1 \; \frac{kg \, m}{s^2} }
In CGS-Einheiten \mathrm{1 \, N = 10^5 \; dyn  = 10^5 \; \frac{cm\, g}{s^2} }
Benannt nach Isaac Newton
Abgeleitet von Kilogramm, Meter, Sekunde

Das Newton [ˈnjuːtn̩] (Einheitenzeichen N) ist die im internationalen Einheitensystem (SI) für die physikalische Größe Kraft verwendete Maßeinheit. Sie wurde im Jahre 1946 von der Generalkonferenz für Maß und Gewicht im heutigen Sinn festgelegt und 1948 von ihr nach dem englischen Wissenschaftler Isaac Newton benannt.[1]

Das Newton ist eine abgeleitete Einheit, sie kann mit Hilfe der sogenannten Basiseinheiten Kilogramm (kg), Meter (m) und Sekunde (s) ausgedrückt werden:

1\, \mathrm{N} = 1\, \frac{\mathrm{kg}\cdot \mathrm{m}}{\mathrm{s}^2}
Mit zwei verschiedenen Kraftmessern wird jeweils die Gewichtskraft eines Wägestückes in der Einheit Newton (N) bestimmt.

Veranschaulichungen

Dynamische Beispiele (Geschwindigkeitsveränderungen)

Ein Newton ist die Größe der Kraft, die aufgebracht werden muss, um einen ruhenden Körper der Masse 1 kg innerhalb von einer Sekunde gleichförmig auf die Geschwindigkeit 1\,\tfrac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} zu beschleunigen.

oder:

Ein Newton ist die Größe der Kraft, die aufgebracht werden muss, um einem Körper der Masse 1 kg die Beschleunigung 1\,\tfrac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}^{2}} zu erteilen.

oder:

Ein Newton ist die Größe der Kraft, die aufgebracht werden muss, um bei einer geradlinigen Bewegung die Geschwindigkeit eines Körpers der Masse 1 kg jede Sekunde um 1\,\tfrac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} zu ändern.

Statische Beispiele

Wenn man die Gewichtskraft eines Objektes in einem Schwerefeld angeben will (was üblicherweise in Newton erfolgt), ist das zu unterscheiden von der Masse des Objektes, welche in kg angegeben wird. Als Faustregel gilt: 1 kg entspricht auf der Erdoberfläche etwa 10 N, die Einheiten sind aber grundverschieden. Da die mittlere Erdbeschleunigung (oder Ortsfaktor) auf Meereshöhe g = 9,81 \tfrac{m}{{s}^2} beträgt, erfährt ein Körper der Masse 1 kg dort die Gewichtskraft 9,81 N. Umgekehrt ist 1 Newton die Gewichtskraft, welche auf einen Körper mit der Masse 102 Gramm wirkt.

Maximalbelastungen von Fußböden werden oft in Newton oder Newton pro Quadratmeter angegeben. Auch die Reißfestigkeit von Seilen (z. B. Abschleppseil) oder die Belastungsgrenze von Kränen wird oft in Newton angegeben - oder sie wurde mittels obiger Faustformel in eine zulässige Masse umgerechnet: Man teilt die in Newton angegebene Zahl durch 10.

Gebräuchliche Vielfache

Das Einheitenzeichen kann mit den üblichen Vorsätzen für Maßeinheiten kombiniert werden. Gebräuchlich sind:

  • MN, Meganewton (1.000.000 Newton) ist eine Einheit, die bei Schubkräften großer Feststoffraketen (wie etwa beim Space-Shuttle) verwendet wird.
  • kN, Kilonewton (1.000 Newton) ist die übliche Einheit im Bauwesen für Kräfte (1 kN entspricht etwa der Gewichtskraft, die auf eine Masse von 100 kg wirkt), außerdem der Schubkraft von Strahl- und Raketentriebwerken für Flugzeuge und große Raketen sowie Zugkraft bzw. Bremskraft für Lokomotiven und Eisenbahn-Triebfahrzeuge.
  • daN, Dekanewton (10 Newton) ist eine Einheit, die z. B. in der Hebetechnik wie auch bei Ladungssicherung zur Angabe der Tragfähigkeit oder der Bruchfestigkeit von Seilen oder Gurten verwendet wird (DIN 61360 Sichere Benutzung von Anschlagmitteln) und entspricht etwa der Gewichtskraft, die auf eine Masse von 1 kg wirkt.
  • cN, Centinewton oder Zentinewton (0,01 Newton) ist eine übliche Einheit bei der Beschreibung der Festigkeit von Fasern und Garnen (z. B. cN/dtex).
  • mN, Millinewton (0,001 Newton) ist die übliche Einheit der Schubkraft von Ionentriebwerken.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. International Bureau of Weights and Measures: The international system of units. U.S. Dept. of Commerce, National Bureau of Standards, S. 17, abgerufen am 21. März 2013 (englisch).