F = ma to fundament dynamiki. 1 niuton przyspiesza 1 kg z prędkością 1 m/s². Każda siła, którą czujesz, to masa opierająca się przyspieszeniu.

• 1 N = 1 kg·m/s²
• Podwójna siła → podwójne przyspieszenie
• Siła to wektor (ma kierunek)
• Siła wypadkowa decyduje o ruchu

Ciężar to siła grawitacji: W = mg. Twoja masa jest stała, ale ciężar zmienia się wraz z grawitacją. Na Księżycu ważysz 1/6 swojej ziemskiej wagi.

• Masa (kg) ≠ Ciężar (N)
• Ciężar = masa × grawitacja
• 1 kgf = 9.81 N na Ziemi
• Nieważkość na orbicie = wciąż masz masę

Siły kontaktowe dotykają obiektów (tarcie, napięcie). Siły bezkontaktowe działają na odległość (grawitacja, magnetyzm, elektryczność).

• Napięcie ciągnie wzdłuż lin/kabli
• Tarcie przeciwstawia się ruchowi
• Siła normalna jest prostopadła do powierzchni
• Grawitacja jest zawsze przyciągająca, nigdy odpychająca

Niuton (N) to podstawowa jednostka SI. Zdefiniowana na podstawie stałych fundamentalnych: kg, m, s. Używana we wszystkich pracach naukowych.

• 1 N = 1 kg·m/s² (dokładnie)
• kN, MN dla dużych sił
• mN, µN dla precyzyjnych prac
• Uniwersalny w inżynierii/fizyce

Jednostki siły oparte na grawitacji ziemskiej. 1 kgf = siła potrzebna do utrzymania 1 kg przeciwko grawitacji. Intuicyjne, ale zależne od lokalizacji.

• kgf = kilogram-siła = 9.81 N
• lbf = funt-siła = 4.45 N
• tonf = tona-siła (metryczna/krótka/długa)
• Grawitacja na Ziemi waha się o ±0.5%

Dyna (CGS) dla małych sił: 1 dyn = 10⁻⁵ N. Poundal (imperialny absolutny) rzadko używany. Siły atomowe/Plancka dla skal kwantowych.

• 1 dyn = 1 g·cm/s²
• Poundal = 1 lb·ft/s² (absolutny)
• Jednostka atomowa ≈ 8.2×10⁻⁸ N
• Siła Plancka ≈ 1.2×10⁴⁴ N

Pierwsza: Obiekty opierają się zmianom (bezwładność). Druga: F=ma to kwantyfikuje. Trzecia: Każda akcja ma równą i przeciwną reakcję.

• Zasada 1: Brak siły wypadkowej → brak przyspieszenia
• Zasada 2: F = ma (definiuje niuton)
• Zasada 3: Pary akcja-reakcja
• Zasady przewidują cały ruch klasyczny

Siły łączą się jako wektory, a nie proste sumy. Dwie siły 10 N pod kątem 90° tworzą 14.1 N (√200), a nie 20 N.

• Wymagana wielkość + kierunek
• Użyj twierdzenia Pitagorasa dla sił prostopadłych
• Siły równoległe dodają się/odejmują bezpośrednio
• Równowaga: siła wypadkowa = 0

Cztery siły fundamentalne rządzą wszechświatem: grawitacja, elektromagnetyzm, silne oddziaływanie jądrowe, słabe oddziaływanie jądrowe. Wszystko inne to kombinacje.

• Grawitacja: najsłabsza, nieskończony zasięg
• Elektromagnetyzm: ładunki, chemia
• Silne: wiąże kwarki w protonach
• Słabe: rozpad radioaktywny

Budynki wytrzymują ogromne siły: wiatr, trzęsienia ziemi, obciążenia. Kolumny, belki są projektowane na siły od kN do MN.

• Liny mostów: 100+ MN napięcia
• Kolumny budynków: 1-10 MN ściskania
• Wiatr na drapaczu chmur: 50+ MN bocznie
• Współczynnik bezpieczeństwa zazwyczaj 2-3×

Ciąg rakiet mierzy się w meganiutonach. Silniki samolotów wytwarzają kiloniutony. Każdy niuton liczy się przy ucieczce przed grawitacją.

• Saturn V: 35 MN ciągu
• Silnik Boeing 747: 280 kN każdy
• Falcon 9: 7.6 MN przy starcie
• Podniesienie orbity ISS: 0.3 kN (ciągłe)

Klucze dynamometryczne, hydraulika, elementy złączne są oceniane pod względem siły. Kluczowe dla bezpieczeństwa i wydajności.

• Nakrętki kół samochodowych: 100-140 N·m momentu obrotowego
• Prasa hydrauliczna: 10+ MN pojemności
• Napięcie śrub: typowo w zakresie kN
• Stałe sprężyn w N/m lub kN/m

Podziel przez 10, aby oszacować: 100 N ≈ 10 kgf (dokładnie: 10.2)

• 1 kgf = 9.81 N (dokładnie)
• 10 kgf ≈ 100 N
• 100 kgf ≈ 1 kN
• Szybko: N ÷ 10 → kgf

1 lbf ≈ 4.5 N. Podziel N przez 4.5, aby otrzymać lbf.

• 1 lbf = 4.448 N (dokładnie)
• 100 N ≈ 22.5 lbf
• 1 kN ≈ 225 lbf
• W pamięci: N ÷ 4.5 → lbf

1 N = 100,000 dyn. Wystarczy przesunąć przecinek o 5 miejsc.

• 1 dyn = 10⁻⁵ N
• 1 N = 10⁵ dyn
• CGS na SI: ×10⁻⁵
• Dziś rzadko używane

Ciąg rakiety Saturn V: 35 MN. Przelicz na funty-siły.

35 MN = 35,000,000 N. 1 N = 0.22481 lbf. 35M × 0.22481 = 7.87 miliona lbf

Osoba o masie 70 kg. Ciężar na Ziemi a na Marsie (g = 3.71 m/s²)?

Ziemia: 70 × 9.81 = 686 N. Mars: 70 × 3.71 = 260 N. Masa ta sama, ciężar 38%.

Lina mostu wytrzymuje 500 ton. Jakie jest napięcie w MN?

500 ton metrycznych = 500,000 kg. F = mg = 500,000 × 9.81 = 4.9 MN

Mięsień żwacz szczęki wywiera siłę zgryzu 400 N (900 lbf). Krokodyl: 17 kN. Wymarły Megalodon: 180 kN—wystarczająco, by zmiażdżyć samochód.

Pchła skacze z siłą 0.0002 N, ale przyspiesza z prędkością 100g. Jej nogi to sprężyny magazynujące energię, uwalniające ją szybciej niż mięsień może się skurczyć.

W pobliżu czarnej dziury siła pływowa cię rozciąga: stopy odczuwają 10⁹ N więcej niż głowa. Nazywa się to 'spaghettifikacją'. Zostałbyś rozerwany atom po atomie.

Grawitacja Księżyca tworzy pływy z siłą 10¹⁶ N na oceanach Ziemi. Ziemia przyciąga Księżyc z powrotem z siłą 2×10²⁰ N—ale Księżyc wciąż ucieka 3.8 cm/rok.

Pajęcza nić pęka przy naprężeniu ~1 GPa. Nić o przekroju 1 mm² utrzymałaby 100 kg (980 N)—mocniejsza niż stal pod względem wagi.

AFM wyczuwa siły do 0.1 nanoniutona (10⁻¹⁰ N). Potrafi wykryć nierówności pojedynczych atomów. To jak wyczuwanie ziarenka piasku z orbity.

Newton publikuje Principia Mathematica, definiując siłę za pomocą F = ma i trzech zasad dynamiki.

Pierre Bouguer mierzy siłę grawitacyjną na górach, zauważając zmiany w polu grawitacyjnym Ziemi.

Cavendish waży Ziemię używając wagi skręceń, mierząc siłę grawitacyjną między masami.

Brytyjskie Stowarzyszenie definiuje 'dynę' (jednostka CGS) jako 1 g·cm/s². Później niuton został przyjęty dla SI.

CGPM definiuje niuton jako kg·m/s² dla systemu SI. Zastępuje stare kgf i jednostki techniczne.

SI zostaje oficjalnie przyjęty na całym świecie. Niuton staje się uniwersalną jednostką siły dla nauki i inżynierii.

Wynaleziono mikroskop sił atomowych, wykrywający siły pikoniutonowe. Rewolucjonizuje nanotechnologię.

Redefinicja SI: niuton jest teraz wyprowadzany ze stałej Plancka. Fundamentalnie dokładny, bez fizycznego artefaktu.

Masa (kg) to ilość materii; ciężar (N) to siła grawitacji działająca na tę masę. Masa pozostaje stała; ciężar zmienia się wraz z grawitacją. Ważysz 1/6 na Księżycu, ale masz tę samą masę.

Niuton jest absolutny—nie zależy od grawitacji. kgf/lbf zakładają grawitację ziemską (9.81 m/s²). Na Księżycu lub Marsie kgf/lbf byłyby błędne. Niuton działa wszędzie we wszechświecie.

Przeciętna osoba: 400 N pchnięcia, 500 N ciągnięcia (krótkotrwałe). Wyszkoleni sportowcy: 1000+ N. Światowej klasy martwy ciąg: ~5000 N (~500 kg × 9.81). Siła zgryzu: średnio 400 N, maksymalnie 900 N.

Kip = 1000 lbf (kilofunt-siła). Amerykańscy inżynierowie budownictwa używają kipów do obciążeń mostów/budynków, aby unikać pisania dużych liczb. 50 kipów = 50,000 lbf = 222 kN.

Rzadko. Dyna (jednostka CGS) pojawia się w starych podręcznikach. Współczesna nauka używa miliniutonów (mN). 1 mN = 100 dyn. System CGS jest przestarzały, z wyjątkiem niektórych specjalistycznych dziedzin.

Ciężar TO JEST siła. Wzór: F = mg. Przykład: osoba o masie 70 kg → 70 × 9.81 = 686 N na Ziemi. Na Księżycu: 70 × 1.62 = 113 N. Masa (70 kg) się nie zmienia.