F = ma on dünaamika alus. 1 njuuton annab 1 kg massile kiirenduse 1 m/s². Iga jõud, mida tunnete, on mass, mis takistab kiirendust.

• 1 N = 1 kg·m/s²
• Kahekordne jõud → kahekordne kiirendus
• Jõud on vektor (omab suunda)
• Netojõud määrab liikumise

Kaal on gravitatsioonijõud: W = mg. Teie mass on konstantne, kuid kaal muutub vastavalt gravitatsioonile. Kuul on teie kaal 1/6 teie kaalust Maal.

• Mass (kg) ≠ Kaal (N)
• Kaal = mass × gravitatsioon
• 1 kgf = 9,81 N Maal
• Kaaluta olek orbiidil = mass on ikka olemas

Kontaktjõud puudutavad objekte (hõõrdumine, pinge). Mittekontaktjõud mõjuvad kaugelt (gravitatsioon, magnetism, elekter).

• Pinge tõmbab piki köisi/kaableid
• Hõõrdumine takistab liikumist
• Normaaljõud on pindadega risti
• Gravitatsioon on alati tõmbav, mitte kunagi tõukav

Njuuton (N) on SI põhiühik. Määratletud fundamentaalsete konstantide kaudu: kg, m, s. Kasutatakse kõigis teadustöödes.

• 1 N = 1 kg·m/s² (täpne)
• kN, MN suurte jõudude jaoks
• mN, µN täppistöödeks
• Universaalne inseneriteaduses/füüsikas

Jõuühikud, mis põhinevad Maa gravitatsioonil. 1 kgf = jõud, mis on vajalik 1 kg hoidmiseks gravitatsiooni vastu. Intuitiivne, kuid asukohast sõltuv.

• kgf = kilogramm-jõud = 9,81 N
• lbf = nael-jõud = 4,45 N
• tonf = tonn-jõud (meetriline/lühike/pikk)
• Gravitatsioon varieerub Maal ±0,5%

Düün (CGS) väikeste jõudude jaoks: 1 düün = 10⁻⁵ N. Paundal (impeeriumi absoluutne) on harva kasutatav. Aatom-/Plancki jõud kvantskaalade jaoks.

• 1 düün = 1 g·cm/s²
• Paundal = 1 lb·ft/s² (absoluutne)
• Aatomühik ≈ 8,2×10⁻⁸ N
• Plancki jõud ≈ 1,2×10⁴⁴ N

1.: Objektid takistavad muutusi (inerts). 2.: F=ma kvantifitseerib seda. 3.: Igal tegevusel on võrdne vastupidine reaktsioon.

• Seadus 1: Netojõud puudub → kiirendus puudub
• Seadus 2: F = ma (määratleb njuutoni)
• Seadus 3: Tegevuse-reaktsiooni paarid
• Seadused ennustavad kogu klassikalist liikumist

Jõud liidetakse vektoritena, mitte lihtsate summadena. Kaks 10 N jõudu 90° nurga all tekitavad 14,1 N (√200), mitte 20 N.

• Vajalik on suurus + suund
• Ristuvate jõudude puhul kasutage Pythagorase teoreemi
• Paralleelsed jõud liidetakse/lahutatakse otse
• Tasakaal: netojõud = 0

Neli fundamentaalset jõudu valitsevad universumit: gravitatsioon, elektromagnetism, tugev tuumajõud, nõrk tuumajõud. Kõik muu on nende kombinatsioonid.

• Gravitatsioon: nõrgim, lõpmatu ulatus
• Elektromagnetiline: laengud, keemia
• Tugev: seob prootonites kvarke
• Nõrk: radioaktiivne lagunemine

Hooned peavad vastu tohututele jõududele: tuul, maavärinad, koormused. Postid ja talad on projekteeritud jõududele kN-st MN-ni.

• Sillakaablid: 100+ MN pinge
• Hoonete postid: 1-10 MN surve
• Tuul pilvelõhkujal: 50+ MN külgjõud
• Ohutustegur tavaliselt 2-3×

Rakettide tõukejõudu mõõdetakse meganjuutonites. Lennukimootorid toodavad kilonjuutoneid. Iga njuuton loeb gravitatsioonist pääsemisel.

• Saturn V: 35 MN tõukejõud
• Boeing 747 mootor: 280 kN igaüks
• Falcon 9: 7,6 MN stardil
• ISS-i orbiidi korrigeerimine: 0,3 kN (pidev)

Momentvõtmed, hüdraulika, kinnitusdetailid on kõik hinnatud jõu järgi. Kriitilise tähtsusega ohutuse ja jõudluse seisukohalt.

• Auto rattamutrid: 100-140 N·m pöördemoment
• Hüdrauliline press: 10+ MN võimsus
• Poldi pinge: tüüpiline kN vahemik
• Vedrukonstandid N/m või kN/m

Hinnangu saamiseks jagage 10-ga: 100 N ≈ 10 kgf (täpne: 10,2)

• 1 kgf = 9,81 N (täpne)
• 10 kgf ≈ 100 N
• 100 kgf ≈ 1 kN
• Kiire: N ÷ 10 → kgf

1 lbf ≈ 4,5 N. Jagage N 4,5-ga, et saada lbf.

• 1 lbf = 4,448 N (täpne)
• 100 N ≈ 22,5 lbf
• 1 kN ≈ 225 lbf
• Peast: N ÷ 4,5 → lbf

1 N = 100 000 düüni. Lihtsalt liigutage koma 5 kohta.

• 1 düün = 10⁻⁵ N
• 1 N = 10⁵ düüni
• CGS-ist SI-sse: ×10⁻⁵
• Tänapäeval harva kasutatav

Saturn V raketi tõukejõud: 35 MN. Teisendage nael-jõuks.

35 MN = 35 000 000 N. 1 N = 0,22481 lbf. 35M × 0,22481 = 7,87 miljonit lbf

70 kg kaaluv inimene. Kaal Maal vs Marsil (g = 3,71 m/s²)?

Maa: 70 × 9,81 = 686 N. Marss: 70 × 3,71 = 260 N. Mass on sama, kaal 38%.

Sillakaabel kannab 500 tonni. Mis on pinge MN-des?

500 meetrilist tonni = 500 000 kg. F = mg = 500 000 × 9,81 = 4,9 MN

Lõualuu mälumislihas avaldab hammustusjõudu 400 N (900 lbf). Krokodill: 17 kN. Väljasurnud Megalodon: 180 kN – piisavalt, et auto purustada.

Kirp hüppab 0,0002 N jõuga, kuid kiirendab 100g-ga. Nende jalad on vedrud, mis salvestavad energiat ja vabastavad selle kiiremini, kui lihas suudab kokku tõmbuda.

Musta augu lähedal venitab loodete jõud teid välja: jalad tunnevad 10⁹ N rohkem jõudu kui pea. Seda nimetatakse „spagetistumiseks“. Teid rebitaks aatom-aatomi haaval laiali.

Kuu gravitatsioon tekitab Maa ookeanidele loodeid jõuga 10¹⁶ N. Maa tõmbab Kuud tagasi 2×10²⁰ N jõuga – kuid Kuu eemaldub endiselt 3,8 cm aastas.

Ämblikuvõrk puruneb ~1 GPa pinge juures. 1 mm² ristlõikega niit hoiaks kinni 100 kg (980 N) – kaalu poolest tugevam kui teras.

AFM tunnetab jõude kuni 0,1 nanonjuutonini (10⁻¹⁰ N). See suudab tuvastada ühe aatomi suuruseid muhke. See on nagu liivatera tundmine orbiidilt.

Newton avaldab teose „Principia Mathematica“, määratledes jõu F = ma ja kolme liikumisseadusega.

Pierre Bouguer mõõdab gravitatsioonijõudu mägedes ja märkab Maa gravitatsioonivälja variatsioone.

Cavendish kaalub Maa torsioonkaaluga, mõõtes masside vahelist gravitatsioonijõudu.

Briti Assotsiatsioon määratleb „düüni“ (CGS-ühik) kui 1 g·cm/s². Hiljem võeti SI-süsteemis kasutusele njuuton.

CGPM määratleb njuutoni kui kg·m/s² SI-süsteemi jaoks. See asendab vanad kgf ja tehnilised ühikud.

SI võetakse ametlikult ülemaailmselt kasutusele. Njuutonist saab universaalne jõuühik teaduses ja inseneriteaduses.

Leiutatakse aatomjõumikroskoop, mis suudab tuvastada pikonjuutonites jõude. See revolutsioneerib nanotehnoloogiat.

SI ümberdefineerimine: njuuton tuletatakse nüüd Plancki konstandist. Fundamentaalselt täpne, ilma füüsilise artefaktita.

Mass (kg) on aine kogus; kaal (N) on sellele massile mõjuv gravitatsioonijõud. Mass jääb konstantseks; kaal muutub vastavalt gravitatsioonile. Kuul kaalute 1/6, kuid teil on sama mass.

Njuuton on absoluutne – see ei sõltu gravitatsioonist. kgf/lbf eeldavad Maa gravitatsiooni (9,81 m/s²). Kuul või Marsil oleksid kgf/lbf valed. Njuuton töötab kõikjal universumis.

Keskmine inimene: 400 N tõuge, 500 N tõmme (lühiajaliselt). Treenitud sportlased: 1000+ N. Maailmatasemel jõutõmme: ~5000 N (~500 kg × 9,81). Hammustusjõud: keskmiselt 400 N, maksimaalselt 900 N.

Kip = 1000 lbf (kilonael-jõud). USA ehitusinsenerid kasutavad kippe sildade/hoonete koormuste jaoks, et vältida suurte numbrite kirjutamist. 50 kippi = 50 000 lbf = 222 kN.

Harva. Düün (CGS-ühik) esineb vanades õpikutes. Kaasaegne teadus kasutab millinjuutoneid (mN). 1 mN = 100 düüni. CGS-süsteem on vananenud, välja arvatud mõnes spetsialiseeritud valdkonnas.

Kaal ON jõud. Valem: F = mg. Näide: 70 kg inimene → 70 × 9,81 = 686 N Maal. Kuul: 70 × 1,62 = 113 N. Mass (70 kg) ei muutu.