F = ma là nền tảng của động lực học. 1 newton làm tăng tốc 1 kg với gia tốc 1 m/s². Mọi lực bạn cảm thấy là khối lượng chống lại sự tăng tốc.

• 1 N = 1 kg·m/s²
• Lực gấp đôi → gia tốc gấp đôi
• Lực là một vector (có hướng)
• Hợp lực quyết định chuyển động

Trọng lượng là lực hấp dẫn: W = mg. Khối lượng của bạn không đổi, nhưng trọng lượng thay đổi theo lực hấp dẫn. Trên Mặt trăng, bạn nặng bằng 1/6 trọng lượng trên Trái đất.

• Khối lượng (kg) ≠ Trọng lượng (N)
• Trọng lượng = khối lượng × gia tốc trọng trường
• 1 kgf = 9.81 N trên Trái đất
• Không trọng lượng trên quỹ đạo = vẫn có khối lượng

Lực tiếp xúc chạm vào các vật thể (ma sát, lực căng). Lực không tiếp xúc tác động từ xa (hấp dẫn, từ tính, điện).

• Lực căng kéo dọc theo dây thừng/cáp
• Lực ma sát chống lại chuyển động
• Phản lực vuông góc với bề mặt
• Lực hấp dẫn luôn là lực hút, không bao giờ là lực đẩy

Newton (N) là đơn vị cơ bản của SI. Được định nghĩa từ các hằng số cơ bản: kg, m, s. Được sử dụng trong mọi công việc khoa học.

• 1 N = 1 kg·m/s² (chính xác)
• kN, MN cho các lực lớn
• mN, µN cho công việc chính xác
• Phổ biến trong kỹ thuật/vật lý

Các đơn vị lực dựa trên lực hấp dẫn của Trái đất. 1 kgf = lực để giữ 1 kg chống lại lực hấp dẫn. Trực quan nhưng phụ thuộc vào vị trí.

• kgf = kilogram-lực = 9.81 N
• lbf = pound-lực = 4.45 N
• tonf = tấn-lực (hệ mét/ngắn/dài)
• Lực hấp dẫn thay đổi ±0.5% trên Trái đất

Dyne (CGS) cho các lực nhỏ: 1 dyn = 10⁻⁵ N. Poundal (hệ imperial tuyệt đối) hiếm khi được sử dụng. Các lực nguyên tử/Planck cho các thang đo lượng tử.

• 1 dyne = 1 g·cm/s²
• Poundal = 1 lb·ft/s² (tuyệt đối)
• Đơn vị nguyên tử ≈ 8.2×10⁻⁸ N
• Lực Planck ≈ 1.2×10⁴⁴ N

Thứ nhất: Các vật thể chống lại sự thay đổi (quán tính). Thứ hai: F=ma định lượng nó. Thứ ba: Mọi hành động đều có phản ứng ngược lại và bằng nhau.

• Định luật 1: Không có hợp lực → không có gia tốc
• Định luật 2: F = ma (định nghĩa newton)
• Định luật 3: Cặp hành động-phản ứng
• Các định luật dự đoán mọi chuyển động cổ điển

Các lực kết hợp như các vector, không phải là tổng đơn giản. Hai lực 10 N ở góc 90° tạo ra 14.1 N (√200), không phải 20 N.

• Yêu cầu độ lớn + hướng
• Sử dụng định lý Pythagoras cho các lực vuông góc
• Các lực song song cộng/trừ trực tiếp
• Cân bằng: hợp lực = 0

Bốn lực cơ bản chi phối vũ trụ: hấp dẫn, điện từ, hạt nhân mạnh, hạt nhân yếu. Mọi thứ khác là sự kết hợp của chúng.

• Hấp dẫn: yếu nhất, phạm vi vô hạn
• Điện từ: điện tích, hóa học
• Lực mạnh: liên kết các quark trong proton
• Lực yếu: phân rã phóng xạ

Các tòa nhà chịu được các lực rất lớn: gió, động đất, tải trọng. Các cột, dầm được thiết kế cho các lực từ kN đến MN.

• Cáp cầu: lực căng hơn 100 MN
• Cột tòa nhà: lực nén 1-10 MN
• Gió tác động lên tòa nhà chọc trời: lực ngang hơn 50 MN
• Hệ số an toàn thường là 2-3 lần

Lực đẩy tên lửa được đo bằng meganewton. Động cơ máy bay tạo ra kilonewton. Mỗi newton đều có giá trị khi thoát khỏi lực hấp dẫn.

• Tên lửa Saturn V: lực đẩy 35 MN
• Động cơ Boeing 747: 280 kN mỗi chiếc
• Tên lửa Falcon 9: 7.6 MN khi cất cánh
• Tái đẩy trạm ISS: 0.3 kN (liên tục)

Cờ lê lực, hệ thống thủy lực, các chi tiết крепежные đều được đánh giá bằng lực. Rất quan trọng cho sự an toàn và hiệu suất.

• Đai ốc bánh xe ô tô: mô-men xoắn 100-140 N·m
• Máy ép thủy lực: công suất hơn 10 MN
• Lực căng bu lông: thường trong khoảng kN
• Hằng số lò xo tính bằng N/m hoặc kN/m

Chia cho 10 để ước tính: 100 N ≈ 10 kgf (chính xác: 10.2)

• 1 kgf = 9.81 N (chính xác)
• 10 kgf ≈ 100 N
• 100 kgf ≈ 1 kN
• Nhanh: N ÷ 10 → kgf

1 lbf ≈ 4.5 N. Chia N cho 4.5 để được lbf.

• 1 lbf = 4.448 N (chính xác)
• 100 N ≈ 22.5 lbf
• 1 kN ≈ 225 lbf
• Nhẩm: N ÷ 4.5 → lbf

1 N = 100,000 dyne. Chỉ cần di chuyển dấu phẩy thập phân 5 vị trí.

• 1 dyn = 10⁻⁵ N
• 1 N = 10⁵ dyn
• CGS sang SI: ×10⁻⁵
• Ngày nay hiếm khi được sử dụng

Lực đẩy của tên lửa Saturn V: 35 MN. Chuyển đổi sang pound-lực.

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

Người nặng 70 kg. Trọng lượng trên Trái đất so với Sao Hỏa (g = 3.71 m/s²)?

Trái đất: 70 × 9.81 = 686 N. Sao Hỏa: 70 × 3.71 = 260 N. Khối lượng không đổi, trọng lượng bằng 38%.

Cáp cầu chịu được 500 tấn. Lực căng là bao nhiêu MN?

500 tấn mét = 500,000 kg. F = mg = 500,000 × 9.81 = 4.9 MN

Cơ masseter ở hàm tạo ra lực cắn 400 N (900 lbf). Cá sấu: 17 kN. Cá mập Megalodon đã tuyệt chủng: 180 kN—đủ để nghiền nát một chiếc ô tô.

Bọ chét nhảy với lực 0.0002 N nhưng gia tốc ở 100g. Chân của chúng là những chiếc lò xo lưu trữ năng lượng, giải phóng nó nhanh hơn cơ bắp có thể co lại.

Gần một lỗ đen, lực thủy triều sẽ kéo dài bạn ra: chân cảm thấy lực nhiều hơn đầu 10⁹ N. Được gọi là 'spaghettification'. Bạn sẽ bị xé ra từng nguyên tử.

Lực hấp dẫn của Mặt trăng tạo ra thủy triều với lực 10¹⁶ N trên các đại dương của Trái đất. Trái đất kéo Mặt trăng lại với lực 2×10²⁰ N—nhưng Mặt trăng vẫn thoát ra 3.8 cm/năm.

Tơ nhện bị đứt ở ứng suất ~1 GPa. Một sợi tơ có tiết diện 1 mm² sẽ giữ được 100 kg (980 N)—mạnh hơn thép tính theo trọng lượng.

AFM cảm nhận được các lực xuống tới 0.1 nanonewton (10⁻¹⁰ N). Có thể phát hiện các va chạm của một nguyên tử. Giống như cảm nhận một hạt cát từ quỹ đạo.

Newton xuất bản Principia Mathematica, định nghĩa lực bằng F = ma và ba định luật chuyển động.

Pierre Bouguer đo lực hấp dẫn trên núi, nhận thấy sự thay đổi trong trường hấp dẫn của Trái đất.

Cavendish cân Trái đất bằng cân xoắn, đo lực hấp dẫn giữa các khối lượng.

Hiệp hội Anh định nghĩa 'dyne' (đơn vị CGS) là 1 g·cm/s². Sau đó, newton được chấp nhận cho SI.

CGPM định nghĩa newton là kg·m/s² cho hệ thống SI. Thay thế cho kgf và các đơn vị kỹ thuật cũ.

SI được chính thức chấp nhận trên toàn cầu. Newton trở thành đơn vị lực phổ biến cho khoa học và kỹ thuật.

Kính hiển vi lực nguyên tử được phát minh, phát hiện các lực piconewton. Cách mạng hóa công nghệ nano.

Định nghĩa lại SI: newton giờ đây được suy ra từ hằng số Planck. Về cơ bản là chính xác, không có vật mẫu vật lý.

Khối lượng (kg) là lượng vật chất; trọng lượng (N) là lực hấp dẫn tác động lên khối lượng đó. Khối lượng không đổi; trọng lượng thay đổi theo lực hấp dẫn. Bạn nặng 1/6 trên Mặt trăng nhưng có cùng khối lượng.

Newton là đơn vị tuyệt đối—không phụ thuộc vào lực hấp dẫn. kgf/lbf giả định lực hấp dẫn của Trái đất (9.81 m/s²). Trên Mặt trăng hoặc Sao Hỏa, kgf/lbf sẽ sai. Newton hoạt động ở mọi nơi trong vũ trụ.

Người bình thường: 400 N đẩy, 500 N kéo (trong thời gian ngắn). Vận động viên được đào tạo: hơn 1000 N. Kỷ lục thế giới cử tạ: ~5000 N (~500 kg × 9.81). Lực cắn: trung bình 400 N, tối đa 900 N.

Kip = 1000 lbf (kilopound-lực). Các kỹ sư kết cấu của Mỹ sử dụng kip cho tải trọng cầu/tòa nhà để tránh viết các con số lớn. 50 kips = 50,000 lbf = 222 kN.

Hiếm khi. Dyne (đơn vị CGS) xuất hiện trong các sách giáo khoa cũ. Khoa học hiện đại sử dụng millinewton (mN). 1 mN = 100 dyn. Hệ thống CGS đã lỗi thời ngoại trừ một số lĩnh vực chuyên ngành.

Trọng lượng CHÍNH LÀ lực. Công thức: F = mg. Ví dụ: người 70 kg → 70 × 9.81 = 686 N trên Trái đất. Trên Mặt trăng: 70 × 1.62 = 113 N. Khối lượng (70 kg) không thay đổi.