ニュートン(N)とは？単位の意味や定義、1Nの大きさをわかりやすく図で解説！

このページでは「ニュートン(N)」とは何か。単位の意味や定義、1ニュートンの大きさをわかりやすく図で解説しています。

１．「ニュートン(N)」の意味と「1ニュートン」の定義

結論から言ってしまうと「ニュートン(N)」とは”力の単位”(ニュートンの意味)で、”1[N]＝1[kg]の質量を持つ物体に1[m/s²]の加速度を生じさせる力”(1ニュートンの定義)になります。

上図のように1[N]というのは、”1[kg]の物体に1[m/s²]の加速度(1秒後に1[m/s]の速さ、2秒後に2[m/s]の速さ、10秒後に10[m/s]の速さ)を生じさせる力”です。

力[N]は、「力[N]＝質量[kg]×加速度[m/s²]」で求めることができ、[N]と[kg・m/s²](読み方は「キログラムメートル毎秒毎秒」)は同じ意味の単位になります。

(同じ意味の単位なので、[N]⇒[kg・m/s²]、または[kg・m/s²]⇒[N]に変換することが可能)

静止している状態の物体を押すと、止まった状態から少しずつ速度が上がって(＝加速して)いき、最高速度に達するまで速度が上がっていきます。

地球上では物体を押して途中まで加速していても、物体に摩擦力などの減速させる力がはたらくので、最高速度に達した後は次第に減速していき最終的には止まってしまいます。

また、宇宙空間のような無重力下で物体を押した場合は、物体は一定の速度を維持したまま同じ方向に進み続けます(外から力が加わらない限り加速も減速もしない)。

地球上であれば「質量100[g]の物体にはたらく重力の大きさ(＝質量100[g]の物体の重さ[N]) ＝約1[N]」と言い換えることができます。

(定義である「1[N]＝1[kg]の質量を持つ物体に1[m/s²]の加速度を生じさせる力」だと、1[N]がどのくらいの大きさの力なのかイメージが難しいので上記のように言い換えられることが多い)

では地球上であれば「質量100[g]の物体の重さ[N]＝約1[N]」と言い換えることができる理由について、以下の順番で解説していきます。

2.1 物体の重さは「物体の質量[kg]×重力加速度[m/s²]」で求めることができるので力[N]の一種と言える
2.2 地球の重力加速度が1[m/s²](定義の加速度)の約10倍なので、1[kg](定義の質量)を1/10にすると、1[N]とほとんど同じ力の大きさ(=約1[N])になる
2.3 つまり地球上(地球の重力加速度)であれば「質量100[g]の物体の重さ[N]) = 約1[N]」と言い換えることができる

物体の重さは「物体の質量[kg]×重力加速度[m/s²]」で求めることができるので、物体の重さは力[N]の一種と言えます。

重力加速度とは”物体に重力のみがはたらくことによって発生する加速度”で、「地球の標準重力加速度＝9.80665[m/s²](地球の重力の大きさを数値で表したもの)」です。

(同じ地球上でも場所によって重力加速度の値(つまり重力の大きさ)はわずかに異なるため、何かしら計算する際に世界中で同じ値を用いた方が都合が良いことから”標準”重力加速度を定めている)

なので例えば、地球上における質量100[kg]の物体の重さ[N]は、「100[kg]×9.80665[m/s²]＝980.665[N]」となります。

地球の重力加速度が1[m/s²](1[N]の定義の加速度)の約10倍の大きさなので、1[kg](1[N]の定義の質量)を1/10(＝100[g])にすると、1[N]とほとんど同じ力の大きさ(=約1[N])になります。

上のように一方(加速度)が10倍の大きさであるなら、もう一方(物体の質量)を1/10の大きさにすることで、力の大きさは1[N]とほとんど変わらない(10×1/10＝1)ことになります。

(重さというのは、「質量[kg]×重力加速度[m/s²]」で求められることから力[N]の一種)

つまり地球上(地球の重力加速度)であれば「質量100[g]の物体の重さ[N] = 約1[N]」と言い換えることができる、ということです。

上図のように1[N]の定義である「1[kg]の質量を持つ物体に1[m/s²]の加速度を生じさせる力」を、地球上(地球の重力加速度)であれば「質量100[g]の物体の重さ」(＝約1[N])と言い換えることができます。

(みかん1個の質量が約100[g]なので、みかん1個の重さが約1[N])

また、仮に地球の重力の約1/6の大きさである月の場合、重力加速度の値も地球の約1/6になってしまうため、月の重力の大きさ(＝重力加速度)であれば1[N]の定義を「質量100[g]の物体の重さ」と言い換えることはできません。

「月の重力加速度＝1.625[m/s²]」なので、月における質量100[g](＝0.1[kg])の物体の重さ[N]は「0.1[kg]×1.625[m/s²]＝0.1625[N]」となり、1[N]よりもかなり小さいことから言い換えることができないと分かります。

関連：なぜ「1Nは約100g」なのかをわかりやすく図で解説！(「1Nは約100g」、「約1Nは100g」である理由を詳しく解説)

以上が「ニュートン(N)とは？単位の意味や定義、1Nの大きさをわかりやすく図で解説！」でした。

これまで説明したことをまとめますと、

「ニュートン(N)」の意味は”力の単位”で、”1[N]＝1[kg]の質量を持つ物体に1[m/s²]の加速度を生じさせる力”と定義される。
「力[N]＝質量[kg]×加速度[m/s²]」で求めることができ、[N]と[kg・m/s²](読み方は「キログラムメートル毎秒毎秒」)は同じ意味の単位。
地球上であれば「質量100[g]の物体の重さ[N]＝約1[N]」と言い換えることができる(1[N]の定義のままだと、どのくらいの大きさの力なのかイメージが難しいので言い換えられることが多い)。