Beliebte Umrechnungen
4 PaareNewton ↔ Kilogramm-Kraft
N ↔ kgf
Newton ↔ Kilonewton
N ↔ kN
Newton ↔ Pound-Force
N ↔ lbf
Newton ↔ Dyn
N ↔ dyn
Einheitenleitfäden
5 EinheitenKurz erklärt: krafteinheiten und umrechnungen
Kraft ist die physikalische Einwirkung, die die Geschwindigkeit eines Körpers (nach Betrag oder Richtung) verändern, ihn beschleunigen, abbremsen oder seine Form verändern kann. Nach Newtons zweitem Bewegungsgesetz entspricht Kraft dem Produkt aus Masse und Beschleunigung.
Im Internationalen Einheitensystem ist die abgeleitete Einheit der Kraft das Newton (N); in der Technik werden zudem Kilogramm-Kraft (kgf) und Pound-force (lbf), in Physik und Chemie für kleine Kräfte auch Dyn verwendet.
- Physikalische Größe
- Kraft
- Dimensionssymbol
- [MLT⁻²]
- Abgeleitete SI-Einheit
- Newton
- SI-Einheitensymbol
- N
- Grundformel
- F = m × a (Newtons zweites Gesetz)
Was ist Kraft?
Kraft ist eine physikalische Einwirkung, die den Bewegungszustand eines Körpers verändern kann (beschleunigen, abbremsen, Richtung ändern) oder ihn verformen kann. Sie ist eine vektorielle Größe; sie besitzt sowohl einen Betrag als auch eine Richtung.
Nach Newtons zweitem Bewegungsgesetz entspricht die auf einen Körper wirkende Nettokraft dem Produkt aus seiner Masse und der dadurch bewirkten Beschleunigung: F = m × a. Dies ist eine der grundlegendsten Gleichungen der klassischen Mechanik.
Die SI-Einheit der Kraft: Newton
Newton ist die abgeleitete SI-Einheit der Kraft und wird mit dem Symbol N dargestellt; benannt nach dem englischen Physiker Isaac Newton. Ein Newton entspricht der Kraft, die nötig ist, um einen Körper mit 1 Kilogramm Masse mit 1 m/s² zu beschleunigen (1 N = 1 kg·m/s²).
Im Alltag ist 1 Newton eine recht kleine Kraft -- sie entspricht etwa der Gewichtskraft, die ein rund 100 Gramm schwerer Apfel auf der Erde erfährt.
Gewicht ist eine Kraft
Gewicht ist die Kraft, die ein Körper in einem Gravitationsfeld erfährt, und wird mit der Formel W = m × g berechnet, wobei g die lokale Erdbeschleunigung ist (im Mittel 9,80665 m/s² auf der Erde).
Deshalb sollte 'Gewicht' technisch nicht in Kilogramm, sondern in Newton gemessen werden; das umgangssprachlich in Kilogramm angegebene 'Gewicht' ist eigentlich die Masse. Die Masse eines Körpers bleibt auf der Erde und dem Mond gleich, sein Gewicht (als Kraft) ändert sich jedoch aufgrund unterschiedlicher Erdbeschleunigung.
Kilogramm-Kraft und Pound-force
Kilogramm-Kraft (kgf) ist eine 'gravitationsbasierte' Einheit, die die Gewichtskraft angibt, die ein Körper mit 1 Kilogramm Masse bei der Standard-Erdbeschleunigung (9,80665 m/s²) erfährt; 1 kgf entspricht exakt 9,80665 Newton.
Analog dazu ist Pound-force (lbf) die Kraft, die ein Körper mit 1 Pfund Masse bei Standard-Erdbeschleunigung erfährt, und entspricht etwa 4,4482216 Newton. Da diese Einheiten das Risiko einer Verwechslung mit der Masseneinheit (kg, lb) bergen, wird in der Wissenschaft meist das Newton bevorzugt.
Dyn: Kraft im CGS-System
Dyn ist die Krafteinheit des heute weitgehend aufgegebenen CGS-Systems (Zentimeter-Gramm-Sekunde); 1 Dyn ist definiert als die Kraft, die eine Masse von 1 Gramm mit 1 cm/s² beschleunigt, und entspricht 0,00001 (10⁻⁵) Newton.
Obwohl Dyn heute selten verwendet wird, findet man die Einheit noch in älterer wissenschaftlicher Literatur sowie in manchen Chemie- und Physikquellen, in denen sehr kleine Kräfte wie die Oberflächenspannung angegeben werden.
Zusammenhang zwischen Kraft und Druck
Druck ist definiert als Kraft pro Flächeneinheit (P = F/A); Kraft und Druck sind daher eng verwandte, aber nicht identische Größen. Dieselbe Kraft erzeugt auf einer kleineren Fläche einen deutlich höheren Druck.
Dieser Zusammenhang erklärt beispielsweise, warum die Spitze einer Nadel so leicht eindringen kann: Die auf die Nadelspitze wirkende Kraft ist zwar gering, doch da die Kontaktfläche extrem klein ist, entsteht dabei ein sehr hoher Druck.
Wie wird Kraft gemessen?
Zur Kraftmessung werden Federkraftmesser (Dynamometer), Wägezellen (Load Cells) und piezoelektrische Sensoren eingesetzt. Federkraftmesser berechnen die Kraft, indem sie messen, wie stark sich eine Feder unter Krafteinwirkung dehnt (nach dem Hookeschen Gesetz).
In industriellen Wägesystemen und Präzisionsgeräten wie Drehmomentschlüsseln werden meist Wägezellen eingesetzt; diese wandeln die einwirkende Kraft in ein elektrisches Signal um und ermöglichen so eine digitale Messung.