Newton (unidad)

Unidad de fuerza en física

El newton (símbolo: N ) es la unidad de fuerza del Sistema Internacional de Unidades (SI) . Se define como la fuerza que confiere a una masa de 1 kilogramo una aceleración de 1 metro por segundo al cuadrado. ${\displaystyle 1\ {\text{kg}}\cdot {\text{m/s}}^{2}}$

Recibe el nombre de Isaac Newton en reconocimiento a su trabajo sobre la mecánica clásica , específicamente su segunda ley del movimiento .

Definición

Un newton se define como (es una unidad derivada con nombre definida en términos de las unidades básicas del SI ). ^{[1] : 137} Un newton es, por lo tanto, la fuerza necesaria para acelerar un kilogramo de masa a razón de un metro por segundo al cuadrado en la dirección de la fuerza aplicada. ^[2] ${\displaystyle \mathrm {1\ kg{\cdot }m/s^{2}} }$

La unidad "metro por segundo al cuadrado" puede entenderse como la medida de una tasa de cambio de velocidad por unidad de tiempo, es decir, un aumento de la velocidad de 1 metro por segundo cada segundo. ^[2]

En 1946, la Resolución 2 de la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM) estandarizó la unidad de fuerza en el sistema de unidades MKS como la cantidad necesaria para acelerar 1 kilogramo de masa a razón de 1 metro por segundo al cuadrado. En 1948, la Resolución 7 de la 9.ª CGPM adoptó el nombre de newton para esta fuerza. ^[3] El sistema MKS se convirtió entonces en el modelo para el sistema de unidades SI actual. ^[4] El newton se convirtió así en la unidad de fuerza estándar en el Sistema Internacional de Unidades (SI) . ^[3]

El newton recibe su nombre de Isaac Newton . Como ocurre con todas las unidades del SI que llevan el nombre de una persona, su símbolo comienza con una letra mayúscula (N), pero cuando se escribe con todas sus letras, sigue las reglas de uso de mayúsculas de un sustantivo común ; es decir, newton se escribe con mayúscula al principio de una oración y en los títulos, pero en el resto de los casos se escribe con minúscula.

La conexión con Newton proviene de la segunda ley de movimiento de Newton , que establece que la fuerza ejercida sobre un objeto es directamente proporcional a la aceleración adquirida por ese objeto, por lo tanto: ^[5] donde representa la masa del objeto que sufre una aceleración . Al usar la unidad SI de masa, el kilogramo ( ), y las unidades SI para distancia, metro ( ), y tiempo, segundo ( ), llegamos a la definición SI del newton: 1 k g ⋅ m / s 2 . {\displaystyle \mathrm {1\ kg{\cdot }m/s^{2}} .} $${\displaystyle F=ma,}$$ ${\displaystyle m}$ ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle {\text{kg}}}$ ${\displaystyle {\text{m}}}$ ${\displaystyle {\text{s}}}$

Ejemplos

En la gravedad media de la Tierra (convencionalmente, ), una masa de un kilogramo ejerce una fuerza de aproximadamente 9,8 newtons. ${\displaystyle g={9.80665}\ {\text{m/s}}^{2}}$

• Una manzana de tamaño promedio de 200  g ejerce aproximadamente dos newtons de fuerza en la superficie de la Tierra, que medimos como el peso de la manzana en la Tierra.

${\displaystyle 0.200{\text{ kg}}\times 9.80665{\text{ m/s}}^{2}=1.961{\text{ N}}.}$

• Un adulto promedio ejerce una fuerza de aproximadamente 608 N sobre la Tierra.

${\displaystyle 62{\text{ kg}}\times 9.80665{\text{ m/s}}^{2}=608{\text{ N}}}$(donde 62 kg es la masa media mundial de un adulto). ^[6]

Kilonewtons

Un mosquetón utilizado en escalada en roca , con un índice de seguridad de 26 kN cuando se carga a lo largo de la columna con la compuerta cerrada, 8 kN cuando se carga perpendicularmente a la columna y 10 kN cuando se carga a lo largo de la columna con la compuerta abierta.

Las fuerzas grandes se pueden expresar en kilonewtons (kN), donde 1 kN = 1000 N. Por ejemplo, el esfuerzo de tracción de una locomotora de vapor de clase Y y el empuje de un motor a reacción F100 son ambos de alrededor de 130 kN. ^{[ cita requerida ]}

Las cuerdas de escalada se prueban suponiendo que un ser humano puede soportar una caída que genere una fuerza de 12 kN. Las cuerdas no deben romperse al probarse contra 5 caídas de ese tipo. ^{[7] : 11}

Factores de conversión

Véase también

• Medidor de fuerza
• Sistema Internacional de Unidades (SI)
• Joule , unidad de energía del SI , 1 newton ejercido sobre una distancia de 1 metro
• Kilogramo-fuerza , fuerza ejercida por la gravedad de la Tierra a nivel del mar sobre un kilogramo de masa.
• Kip (unidad)
• Pascal , unidad de presión del SI , 1 newton que actúa sobre un área de 1 metro cuadrado
• Órdenes de magnitud (fuerza)
• Libra (fuerza)
• Estena
• Newton metro , unidad de par del SI

Referencias

1. Bureau International des Poids et Mesures (2019). El Sistema Internacional de Unidades (SI) (PDF) (9.ª ed.). Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). pág. 137. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2021 . Consultado el 22 de septiembre de 2021 .
2. «Newton | unidad de medida». Encyclopædia Britannica . 17 de diciembre de 2020. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2019 . Consultado el 27 de septiembre de 2019 .
3. El Sistema Internacional de Unidades (SI) (edición de 1977). Departamento de Comercio de los Estados Unidos , Oficina Nacional de Normas . 1977. pág. 17. ISBN 9282220451Archivado desde el original el 11 de mayo de 2016 . Consultado el 15 de noviembre de 2015 .
4. David B. Newell; Eite Tiesinga, eds. (2019). El Sistema Internacional de Unidades (SI) (PDF) (Publicación especial del NIST 330, edición de 2019). Gaithersburg, MD: NIST . Consultado el 30 de noviembre de 2019 .
5. "Tabla 3. Unidades derivadas coherentes del SI con nombres y símbolos especiales". Sistema Internacional de Unidades (SI) . Oficina Internacional de Pesas y Medidas . 2006. Archivado desde el original el 18 de junio de 2007.
6. Walpole, Sarah Catherine; Prieto-Merino, David; et al. (18 de junio de 2012). "El peso de las naciones: una estimación de la biomasa humana adulta". BMC Public Health . 12 (12): 439. doi : 10.1186/1471-2458-12-439 . PMC 3408371 . PMID  22709383. 
7. Bright, Casandra Marie. "Una historia de la tecnología y los estándares de equipamiento para escalada en roca" (2014).
8. Comings, EW (1940). "Unidades de ingeniería inglesas y sus dimensiones". Química industrial e ingeniería . 32 (7): 984–987. doi :10.1021/ie50367a028.
9. Klinkenberg, Adrian (1969). "El sistema de ingeniería estadounidense de unidades y su constante dimensional g _c ". Química industrial e ingeniería . 61 (4): 53–59. doi :10.1021/ie50712a010.