เครื่องคำนวณแรง

กฎข้อที่สองของนิวตันระบุว่าแรงเท่ากับมวลคูณความเร่ง (F = ma) ในการคำนวณแรง ให้คูณมวลของวัตถุ (กิโลกรัม) ด้วยความเร่ง (เมตรต่อวินาทีกำลังสอง) ตัวอย่าง: วัตถุ 10 กก. เร่งที่ 5 m/s² จะได้รับแรง 50 นิวตัน กฎพื้นฐานนี้อธิบายว่าวัตถุตอบสนองต่อแรงที่กระทำอย่างไร

หน่วย SI ของแรงคือนิวตัน (N) โดย 1 N = 1 kg·m/s² หน่วยอื่นที่พบบ่อย: ปอนด์-แรง (lbf) ใช้ในสหรัฐฯ (1 lbf ≈ 4.448 N), ไดน์ใช้ในระบบ CGS (1 ไดน์ = 0.00001 N), และกิโลกรัม-แรง (kgf) ใช้แบบไม่เป็นทางการ (1 kgf = 9.807 N) นิวตันตั้งชื่อตามเซอร์ไอแซก นิวตัน

จัดเรียง F = ma ใหม่เพื่อหาค่าที่ไม่ทราบ สำหรับมวล: m = F/a (หารแรงด้วยความเร่ง) สำหรับความเร่ง: a = F/m (หารแรงด้วยมวล) ตัวอย่าง: ถ้าใช้แรง 100 N เพื่อสร้างความเร่ง 5 m/s² มวลคือ 100 ÷ 5 = 20 กก. การจัดเรียงใหม่เหล่านี้จำเป็นสำหรับการแก้ปัญหาฟิสิกส์

การคำนวณแรงใช้ได้ทุกที่: การเบรกรถ—รถ 1500 กก. ชะลอความเร็วที่ 8 m/s² ต้องการแรงเบรก 12,000 N การขับเคลื่อนจรวด—แรงขับต้องเกินน้ำหนักจึงจะขึ้นได้ กีฬา—ไม้เทนนิสออกแรง ~300 N บนลูกบอลขณะเสิร์ฟ วิศวกรรม—สะพานต้องรับแรงรับน้ำหนักที่คำนวณไว้

มวลคือปริมาณสสารในวัตถุ (วัดเป็น กก.) คงที่ทุกที่ น้ำหนักคือแรงโน้มถ่วงบนวัตถุ (วัดเป็น N) เปลี่ยนแปลงตามแรงโน้มถ่วง บนโลก น้ำหนัก = มวล × 9.8 m/s² คน 70 กก. หนัก ~686 N บนโลก แต่เพียง ~114 N บนดวงจันทร์ (ที่ g ≈ 1.62 m/s²) ในขณะที่มวลยังคงเป็น 70 กก.