F = ma je základom dynamiky. 1 newton zrýchli 1 kg na 1 m/s². Každá sila, ktorú cítite, je hmotnosť, ktorá sa bráni zrýchleniu.

• 1 N = 1 kg·m/s²
• Dvojnásobná sila → dvojnásobné zrýchlenie
• Sila je vektor (má smer)
• Čistá sila určuje pohyb

Hmotnosť je gravitačná sila: W = mg. Vaša hmotnosť je konštantná, ale váha sa mení s gravitáciou. Na Mesiaci vážite 1/6 vašej zemskej váhy.

• Hmotnosť (kg) ≠ Váha (N)
• Váha = hmotnosť × gravitácia
• 1 kgf = 9.81 N na Zemi
• Bezváhový stav na obežnej dráhe = stále máte hmotnosť

Kontaktné sily sa dotýkajú objektov (trenie, napätie). Nekontaktné sily pôsobia na diaľku (gravitácia, magnetizmus, elektrina).

• Napätie ťahá pozdĺž lán/káblov
• Trenie sa bráni pohybu
• Normálna sila je kolmá na povrchy
• Gravitácia je vždy príťažlivá, nikdy odpudivá

Newton (N) je základná jednotka SI. Definuje sa z fundamentálnych konštánt: kg, m, s. Používa sa vo všetkých vedeckých prácach.

• 1 N = 1 kg·m/s² (presne)
• kN, MN pre veľké sily
• mN, µN pre presnú prácu
• Univerzálne v inžinierstve/fyzike

Jednotky sily založené na zemskej gravitácii. 1 kgf = sila na udržanie 1 kg proti gravitácii. Intuitívne, ale závislé od polohy.

• kgf = kilogram-sila = 9.81 N
• lbf = libra-sila = 4.45 N
• tonf = tona-sila (metrická/krátka/dlhá)
• Gravitácia sa na Zemi mení o ±0.5%

Dyn (CGS) pre malé sily: 1 dyn = 10⁻⁵ N. Poundal (imperiálny absolútny) sa zriedka používa. Atomické/Planckove sily pre kvantové škály.

• 1 dyn = 1 g·cm/s²
• Poundal = 1 lb·ft/s² (absolútny)
• Atomická jednotka ≈ 8.2×10⁻⁸ N
• Planckova sila ≈ 1.2×10⁴⁴ N

1.: Objekty sa bránia zmene (zotrvačnosť). 2.: F=ma to kvantifikuje. 3.: Každá akcia má rovnakú opačnú reakciu.

• Zákon 1: Žiadna čistá sila → žiadne zrýchlenie
• Zákon 2: F = ma (definuje newton)
• Zákon 3: Páry akcia-reakcia
• Zákony predpovedajú všetok klasický pohyb

Sily sa kombinujú ako vektory, nie ako jednoduché súčty. Dve sily 10 N pod uhlom 90° tvoria 14.1 N (√200), nie 20 N.

• Vyžaduje sa veľkosť + smer
• Použite Pytagorovu vetu pre kolmé sily
• Paralelné sily sa priamo sčítavajú/odčítavajú
• Rovnováha: čistá sila = 0

Štyri základné sily vládnu vesmíru: gravitácia, elektromagnetizmus, silná jadrová, slabá jadrová. Všetko ostatné sú kombinácie.

• Gravitácia: najslabšia, nekonečný dosah
• Elektromagnetická: náboje, chémia
• Silná: viaže kvarky v protónoch
• Slabá: rádioaktívny rozpad

Budovy odolávajú obrovským silám: vietor, zemetrasenia, zaťaženia. Stĺpy, nosníky sú navrhnuté pre sily od kN po MN.

• Mostové laná: 100+ MN napätia
• Stĺpy budov: 1-10 MN kompresie
• Vietor na mrakodrape: 50+ MN bočne
• Bezpečnostný faktor je zvyčajne 2-3×

Ťah rakiet sa meria v meganewtonoch. Motory lietadiel produkujú kilonewtony. Každý newton sa počíta pri úniku pred gravitáciou.

• Saturn V: 35 MN ťahu
• Motor Boeing 747: 280 kN každý
• Falcon 9: 7.6 MN pri štarte
• Opätovné posilnenie ISS: 0.3 kN (nepretržite)

Momentové kľúče, hydraulika, spojovacie prvky sú všetky hodnotené v sile. Kritické pre bezpečnosť a výkon.

• Matice kolies áut: 100-140 N·m krútiaceho momentu
• Hydraulický lis: 10+ MN kapacity
• Napätie skrutiek: typicky v rozsahu kN
• Konštanty pružín v N/m alebo kN/m

Delte 10 pre odhad: 100 N ≈ 10 kgf (presne: 10.2)

• 1 kgf = 9.81 N (presne)
• 10 kgf ≈ 100 N
• 100 kgf ≈ 1 kN
• Rýchlo: N ÷ 10 → kgf

1 lbf ≈ 4.5 N. Delte N 4.5, aby ste dostali lbf.

• 1 lbf = 4.448 N (presne)
• 100 N ≈ 22.5 lbf
• 1 kN ≈ 225 lbf
• V hlave: N ÷ 4.5 → lbf

1 N = 100,000 dyn. Stačí posunúť desatinnú čiarku o 5 miest.

• 1 dyn = 10⁻⁵ N
• 1 N = 10⁵ dyn
• CGS na SI: ×10⁻⁵
• Dnes sa zriedka používa

Ťah rakety Saturn V: 35 MN. Konvertujte na libru-silu.

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

70 kg osoba. Váha na Zemi vs. Mars (g = 3.71 m/s²)?

Zem: 70 × 9.81 = 686 N. Mars: 70 × 3.71 = 260 N. Hmotnosť rovnaká, váha 38%.

Mostové lano unesie 500 ton. Aké je napätie v MN?

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

Žuvací sval čeľuste vyvíja silu uhryznutia 400 N (900 lbf). Krokodíl: 17 kN. Vyhynutý Megalodon: 180 kN—dosť na rozdrvenie auta.

Blcha skáče so silou 0.0002 N, ale zrýchľuje na 100g. Jej nohy sú pružiny, ktoré ukladajú energiu a uvoľňujú ju rýchlejšie, než sa sval dokáže stiahnuť.

V blízkosti čiernej diery vás prílivová sila natiahne: nohy cítia o 10⁹ N viac ako hlava. Nazýva sa to 'špagetifikácia'. Boli by ste roztrhaní atóm po atóme.

Gravitácia Mesiaca vytvára prílivy so silou 10¹⁶ N na zemských oceánoch. Zem ťahá Mesiac späť so silou 2×10²⁰ N—ale Mesiac stále uniká o 3.8 cm/rok.

Pavúčí hodváb sa pretrhne pri napätí ~1 GPa. Vlákno s prierezom 1 mm² by udržalo 100 kg (980 N)—silnejšie ako oceľ podľa hmotnosti.

AFM cíti sily až do 0.1 nanonewtona (10⁻¹⁰ N). Dokáže detekovať hrbole jedného atómu. Ako cítiť zrnko piesku z obežnej dráhy.

Newton publikuje Principia Mathematica, definujúc silu pomocou F = ma a troch zákonov pohybu.

Pierre Bouguer meria gravitačnú silu na horách a všíma si variácie v gravitačnom poli Zeme.

Cavendish váži Zem pomocou torznej váhy, meria gravitačnú silu medzi hmotami.

Britská asociácia definuje 'dyn' (jednotka CGS) ako 1 g·cm/s². Neskôr bol pre SI prijatý newton.

CGPM definuje newton ako kg·m/s² pre systém SI. Nahrádza staré kgf a technické jednotky.

SI je oficiálne prijatý na celom svete. Newton sa stáva univerzálnou jednotkou sily pre vedu a inžinierstvo.

Vynájdený mikroskop atómovej sily, ktorý detekuje piknewtonové sily. Revolucionizuje nanotechnológiu.

Predefinovanie SI: newton je teraz odvodený od Planckovej konštanty. Zásadne presný, žiadny fyzický artefakt.

Hmotnosť (kg) je množstvo hmoty; váha (N) je gravitačná sila na túto hmotu. Hmotnosť zostáva konštantná; váha sa mení s gravitáciou. Na Mesiaci vážite 1/6, ale máte rovnakú hmotnosť.

Newton je absolútny—nezávisí od gravitácie. kgf/lbf predpokladajú zemskú gravitáciu (9.81 m/s²). Na Mesiaci alebo Marse by boli kgf/lbf nesprávne. Newton funguje všade vo vesmíre.

Priemerný človek: 400 N tlak, 500 N ťah (krátky výbuch). Trénovaní športovci: 1000+ N. Svetová trieda v mŕtvom ťahu: ~5000 N (~500 kg × 9.81). Sila uhryznutia: priemerne 400 N, maximálne 900 N.

Kip = 1000 lbf (kilolibra-sila). Americkí stavební inžinieri používajú kipy pre zaťaženia mostov/budov, aby sa vyhli písaniu veľkých čísel. 50 kips = 50,000 lbf = 222 kN.

Zriedka. Dyn (jednotka CGS) sa objavuje v starých učebniciach. Moderná veda používa milinewtony (mN). 1 mN = 100 dyn. Systém CGS je zastaraný okrem niektorých špecializovaných oblastí.

Váha JE sila. Vzorec: F = mg. Príklad: 70 kg osoba → 70 × 9.81 = 686 N na Zemi. Na Mesiaci: 70 × 1.62 = 113 N. Hmotnosť (70 kg) sa nemení.