ニュートン (単位)

ニュートン（英: newton、記号: N）は、 国際単位系（SI）における力の単位。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。

習慣的にトルクの単位であるニュートンメートルのメートルを省略し「ニュートン」と言う場合があるが、誤用である。

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）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：

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${\displaystyle {\mathsf {F}}}$を力、${\displaystyle {\mathsf {M}}}$を質量、${\displaystyle {\mathsf {L}}}$を長さ、${\displaystyle {\mathsf {T}}}$を時間とした場合の式：

${\displaystyle {\mathsf {F}}={\frac {\mathsf {ML}}{{\mathsf {T}}^{2}}}}$

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

脚注

注釈

出典