力の計算ツール(ニュートン)
力の計算を5つの方法でできるツールです。質量と加速度(F = m × a)、重力、圧力と面積、ばねの力、てこの原理に対応しています。質量1,200kgの車を2.5m/s²で加速するには3,000Nの力が必要です。kN・kgf・lbf への換算も表示します。
計算例:計算方法: 質量と加速度(F = m × a) · 質量 m 1,200 kg · 加速度 a 2.5 m/s² → 力:力 F = 3,000 N。出典:Wikipedia – Newtonsche Gesetze (F = m · a)。更新日:
計算方法
力は質量と加速度の積で、F = m × a で表し、単位はニュートン(N)です。1Nは、質量1kgの物体に1m/s²の加速度を与える力です。問題によって変わるのは、加速度や力がどこから来るか、という点だけです。
このツールの5つの計算
- F = m × a:物体を加速させるのに必要な力。発進、制動、持ち上げなどに使います。
- 重力 F = m × g:g = 9.80665m/s²(標準重力加速度)なら、80kgの物体にかかる重力は約785Nです。月(1.62m/s²)では約130Nしかありません。
- F = p × A:シリンダーやピストンの力です。6barが50cm²にかかると3,000Nで、油圧・空圧の基本的な計算です。barとcm²は、ツールが自動でPaとm²に換算します。
- ばねの力 F = k × x:フックの法則は弾性の範囲で成り立ち、伸びが2倍なら力も2倍になります。
- てこの原理:力 × 力点側の腕 = 荷重 × 作用点側の腕。腕が長いほど、必要な力が同じ割合で小さくなります。
単位について
SI単位はニュートンです。1kN = 1,000N。重量キログラム(kgf)は古い単位で、1kgf = 9.80665Nです。英米ではポンド重が使われ、1lbf ≈ 4.448Nです。仕事・エネルギー・仕事率は運動エネルギーの計算、落下運動は自由落下の計算をご覧ください。
よくある質問
力はどう計算しますか?
F = m × a を使います。質量(kg)に加速度(m/s²)を掛けるとニュートンが求まります。1,200kgと2.5m/s²なら3,000Nです。
圧力と面積から力を求めるには?
F = p × A です。圧力(Pa)に面積(m²)を掛けるとニュートンになります。6bar(600,000Pa)と50cm²(0.005m²)なら3,000Nです。
ニュートンをキログラムに換算するには?
ニュートンを9.80665で割ると、地球上でその重さになる質量(kg)が求まります。98Nは約10kgに相当します。厳密にはニュートンとキログラムは別の量です。
てこの原理とは?
つり合いのとき、力 × 力点側の腕 = 荷重 × 作用点側の腕が成り立ちます。力点側の腕を4倍にすれば、必要な力は4分の1で済みます。
ばね定数とは?
ばねが1mm変形するときに生じる力の大きさです。k = 2.5N/mm で12mm伸びると、力は30Nです。
出典・根拠
- Wikipedia – Newtonsche Gesetze (F = m · a)
- Wikipedia – Hookesches Gesetz (フックの法則)
- Wikipedia – Hebelgesetz
- BIPM – SI-Brochure: 標準重力加速度 9.80665 m/s² と重量キログラム/重量ポンド
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