F = ma הוא הבסיס לדינמיקה. 1 ניוטון מאיץ 1 ק"ג ב-1 מטר לשנייה בריבוע. כל כוח שאתם מרגישים הוא מסה המתנגדת לתאוצה.

• 1 N = 1 ק"ג·מ/שנ²
• כוח כפול → תאוצה כפולה
• כוח הוא וקטור (יש לו כיוון)
• הכוח השקול קובע את התנועה

משקל הוא כוח הכבידה: W = mg. המסה שלכם קבועה, אך המשקל משתנה עם הכבידה. על הירח, משקלכם הוא 1/6 ממשקלכם על כדור הארץ.

• מסה (ק"ג) ≠ משקל (N)
• משקל = מסה × כבידה
• 1 קג"כ = 9.81 N על כדור הארץ
• חוסר משקל במסלול = עדיין יש לכם מסה

כוחות מגע נוגעים בעצמים (חיכוך, מתיחות). כוחות שאינם מגע פועלים מרחוק (כבידה, מגנטיות, חשמל).

• מתיחות מושכת לאורך חבלים/כבלים
• חיכוך מתנגד לתנועה
• כוח נורמלי ניצב למשטחים
• כבידה תמיד מושכת, לעולם לא דוחה

ניוטון (N) הוא יחידת הבסיס של SI. מוגדר מקבועים יסודיים: ק"ג, מ', שנ'. משמש בכל העבודה המדעית.

• 1 N = 1 ק"ג·מ/שנ² (בדיוק)
• ק"נ, מ"נ לכוחות גדולים
• מ"נ, µN לעבודה מדויקת
• אוניברסלי בהנדסה/פיזיקה

יחידות כוח המבוססות על כבידת כדור הארץ. 1 קג"כ = כוח להחזיק 1 ק"ג כנגד כבידה. אינטואיטיבי אך תלוי מיקום.

• קג"כ = קילוגרם-כוח = 9.81 N
• פאונד-כוח = 4.45 N
• טון-כוח (מטרי/קצר/ארוך)
• הכבידה משתנה ב-±0.5% על פני כדור הארץ

דין (CGS) לכוחות קטנים: 1 דין = 10⁻⁵ N. פאונדל (אימפריאלי מוחלט) כמעט ולא בשימוש. כוחות אטומיים/פלאנק לסולמות קוונטיים.

• 1 דין = 1 גר'·ס"מ/שנ²
• פאונדל = 1 פאונד·רגל/שנ² (מוחלט)
• יחידה אטומית ≈ 8.2×10⁻⁸ N
• כוח פלאנק ≈ 1.2×10⁴⁴ N

הראשון: עצמים מתנגדים לשינוי (התמדה). השני: F=ma מכמת זאת. השלישי: לכל פעולה יש תגובה שווה והפוכה.

• חוק 1: אין כוח שקול ← אין תאוצה
• חוק 2: F = ma (מגדיר את הניוטון)
• חוק 3: זוגות פעולה-תגובה
• החוקים חוזים את כל התנועה הקלאסית

כוחות מתחברים כווקטורים, לא כסכומים פשוטים. שני כוחות של 10 N בזווית של 90° יוצרים 14.1 N (√200), לא 20 N.

• נדרש גודל + כיוון
• השתמשו במשפט פיתגורס עבור ניצבות
• כוחות מקבילים מחברים/מחסרים ישירות
• שיווי משקל: כוח שקול = 0

ארבעה כוחות יסוד שולטים ביקום: כבידה, אלקטרומגנטיות, כוח גרעיני חזק, כוח גרעיני חלש. כל השאר הוא שילובים שלהם.

• כבידה: החלש ביותר, טווח אינסופי
• אלקטרומגנטיות: מטענים, כימיה
• חזק: קושר קווארקים בפרוטונים
• חלש: דעיכה רדיואקטיבית

מבנים עומדים בכוחות עצומים: רוח, רעידות אדמה, עומסים. עמודים, קורות מתוכננים לכוחות של ק"נ עד מ"נ.

• כבלי גשר: מתיחות של 100+ מ"נ
• עמודי בניין: דחיסה של 1-10 מ"נ
• רוח על גורד שחקים: 50+ מ"נ צידי
• מקדם בטיחות בדרך כלל 2-3×

דחף רקטות נמדד במגה-ניוטונים. מנועי מטוסים מייצרים קילוניוטונים. כל ניוטון חשוב כאשר בורחים מכוח המשיכה.

• סטורן 5: דחף של 35 מ"נ
• מנוע בואינג 747: 280 ק"נ כל אחד
• פאלקון 9: 7.6 מ"נ בהמראה
• הגברת מהירות תחנת החלל הבינלאומית: 0.3 ק"נ (רציף)

מפתחות מומנט, הידראוליקה, מחברים, כולם מדורגים בכוח. חיוני לבטיחות וביצועים.

• אגוזי גלגל רכב: מומנט של 100-140 נ"מ
• מכבש הידראולי: קיבולת של 10+ מ"נ
• מתיחות בורג: טווח ק"נ טיפוסי
• קבועי קפיץ ב-נ"מ או ק"נ/מ

חלקו ב-10 להערכה: 100 N ≈ 10 קג"כ (בדיוק: 10.2)

• 1 קג"כ = 9.81 N (בדיוק)
• 10 קג"כ ≈ 100 N
• 100 קג"כ ≈ 1 kN
• מהיר: N ÷ 10 → קג"כ

1 פאונד-כוח ≈ 4.5 N. חלקו את N ב-4.5 כדי לקבל פאונד-כוח.

• 1 פאונד-כוח = 4.448 N (בדיוק)
• 100 N ≈ 22.5 lbf
• 1 kN ≈ 225 lbf
• בראש: N ÷ 4.5 → lbf

1 N = 100,000 דין. פשוט הזיזו את הנקודה העשרונית 5 מקומות.

• 1 דין = 10⁻⁵ N
• 1 N = 10⁵ דין
• מ-CGS ל-SI: ×10⁻⁵
• כמעט ולא בשימוש כיום

דחף רקטת סטורן 5: 35 מ"נ. המירו לפאונד-כוח.

35 מ"נ = 35,000,000 N. 1 N = 0.22481 פאונד-כוח. 35 מיליון × 0.22481 = 7.87 מיליון פאונד-כוח

אדם במשקל 70 ק"ג. משקל על כדור הארץ מול מאדים (g = 3.71 מטר/שנייה בריבוע)?

כדור הארץ: 70 × 9.81 = 686 N. מאדים: 70 × 3.71 = 260 N. מסה זהה, משקל 38%.

כבל גשר תומך ב-500 טון. מהי המתיחות במ"נ?

500 טון מטרי = 500,000 ק"ג. F = mg = 500,000 × 9.81 = 4.9 מ"נ

שריר המלעס בלסת מפעיל כוח נשיכה של 400 N (900 פאונד-כוח). תנין: 17 kN. המגלודון שנכחד: 180 kN—מספיק כדי למחוץ מכונית.

פרעוש קופץ בכוח של 0.0002 N אך מאיץ ב-100g. רגליו הן קפיצים האוגרים אנרגיה, ומשחררים אותה מהר יותר מכפי ששריר יכול להתכווץ.

בקרבת חור שחור, כוח הגאות מותח אתכם: הרגליים מרגישות 10⁹ N יותר מהראש. זה נקרא 'ספגטיפיקציה'. הייתם נקרעים אטום אחר אטום.

כבידת הירח יוצרת גאות בכוח של 10¹⁶ N על אוקיינוסי כדור הארץ. כדור הארץ מושך את הירח בחזרה בכוח של 2×10²⁰ N—אך הירח עדיין מתרחק ב-3.8 ס"מ בשנה.

קורי עכביש נקרעים במאמץ של ~1 GPa. חוט בעל חתך של 1 ממ"ר יחזיק 100 ק"ג (980 N)—חזק יותר מפלדה לפי משקל.

AFM מרגיש כוחות עד 0.1 ננו-ניוטון (10⁻¹⁰ N). הוא יכול לזהות בליטות של אטום בודד. כמו להרגיש גרגר חול מהחלל.

ניוטון מפרסם את 'פרינקיפיה מתמטיקה', המגדיר כוח באמצעות F = ma ושלושת חוקי התנועה.

פייר בוגה מודד את כוח הכבידה על הרים, ומבחין בשינויים בשדה הכבידה של כדור הארץ.

קוונדיש שוקל את כדור הארץ באמצעות מאזני פיתול, ומודד את כוח הכבידה בין מסות.

האגודה הבריטית מגדירה 'דין' (יחידת CGS) כ-1 גרם·ס"מ/שנ². מאוחר יותר, הניוטון אומץ עבור SI.

ה-CGPM מגדיר את הניוטון כ-ק"ג·מ/שנ² עבור מערכת SI. מחליף את יחידות הקג"כ והיחידות הטכניות הישנות.

SI אומץ רשמית ברחבי העולם. הניוטון הופך ליחידת הכוח האוניברסלית למדע והנדסה.

הומצא מיקרוסקופ כוח אטומי, המזהה כוחות של פיקו-ניוטון. מהפכה בננוטכנולוגיה.

הגדרה מחדש של SI: הניוטון נגזר כעת מקבוע פלאנק. מדויק באופן יסודי, ללא חפץ פיזי.

מסה (ק"ג) היא כמות החומר; משקל (N) הוא כוח הכבידה על אותה מסה. המסה נשארת קבועה; המשקל משתנה עם הכבידה. משקלכם על הירח הוא 1/6, אך יש לכם אותה מסה.

ניוטון הוא מוחלט—אינו תלוי בכבידה. קג"כ/פאונד-כוח מניחים את כבידת כדור הארץ (9.81 מטר/שנייה בריבוע). על הירח או מאדים, קג"כ/פאונד-כוח יהיו שגויים. ניוטון עובד בכל מקום ביקום.

אדם ממוצע: דחיפה של 400 N, משיכה של 500 N (לזמן קצר). ספורטאים מאומנים: 1000+ N. הרמת משקולות ברמה עולמית: ~5000 N (~500 ק"ג × 9.81). כוח נשיכה: ממוצע 400 N, מקסימום 900 N.

קיפ = 1000 פאונד-כוח (קילו-פאונד-כוח). מהנדסי מבנים בארה"ב משתמשים בקיפים לעומסי גשרים/בניינים כדי להימנע מכתיבת מספרים גדולים. 50 קיפ = 50,000 פאונד-כוח = 222 ק"נ.

לעתים רחוקות. דין (יחידת CGS) מופיע בספרי לימוד ישנים. המדע המודרני משתמש במילי-ניוטונים (mN). 1 mN = 100 דין. מערכת CGS מיושנת למעט בתחומים מתמחים מסוימים.

משקל הוא כוח. נוסחה: F = mg. דוגמה: אדם במשקל 70 ק"ג → 70 × 9.81 = 686 N על כדור הארץ. על הירח: 70 × 1.62 = 113 N. המסה (70 ק"ג) אינה משתנה.