Größenordnung (Kraft)

Dies ist eine Zusammenstellung von Kräften verschiedener Größenordnungen zu Vergleichszwecken. Die Angaben sind oft als „typische Werte“ zu verstehen; die umgerechneten Werte sind gerundet.

Grundeinheit der Kraft im internationalen Einheitensystem ist 1 Newton (Einheitenzeichen N), das Formelzeichen F.

Kräfte kleiner oder gleich Pikonewton

  • 3,6 · 10−47 N: Schwerkraft zwischen Proton und Elektron im Wasserstoffatom.[1]
  • 8,9 · 10−30 N: Gewichtskraft eines Elektrons auf der Erdoberfläche.[1]
  • 1,6 · 10−26 N: Gewichtskraft eines Wasserstoffatoms auf der Erdoberfläche.[1]
  • 5 · 10−24 N: Kraft, die nötig war, die Atomschwingung eines ultrakalten Atoms in einer Paulfalle mit einer externen Radiofrequenz zu synchronisieren.[2][3]

1 Pikonetwon ist ein billionstel Newton (10−12 N).

Nanonewton

1 Nanonewton (1 nN) ist ein milliardstel Newton (10−9 N).

  • 1,6 nN: Kraft, um die Atombindung zweier Kohlenstoff-Atome aufzubrechen.[5]

Mikronewton

1 Mikronewton (1 μN) ist ein millionstel Newton (10−6 N).

  • 820 μN: Elektrische Kraft auf ein Elektron im Wasserstoffatom.[1]
  • 20 μN: Kraftwirkung pro Meter Leiterlänge zwischen zwei parallelen, unendlich langen, geraden Leitern mit vernachlässigbar kleinem, kreisförmigem Querschnitt und dem Abstand von 1 m im Vakuum, wenn die Leiter von einem zeitlich konstanten elektrischen Strom der Stärke 1 Ampere durchflossen werden.[6]
  • 1–150 μN: Kraftwirkung eines Ionentriebwerkes, wie es in Laser Interferometer Space Antenna verwendet werden sollte.[7]

Millinewton

1 Millinewton (1 mN) ist ein tausendstel Newton (10−3 N).

Newton

  • 1 Newton ist die Größe der benötigten Kraft, um einen ruhenden Körper der Masse 1 kg innerhalb von einer Sekunde gleichförmig auf die Geschwindigkeit $ 1\,\tfrac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}} $ zu beschleunigen.
  • 1 Newton ist die Gewichtskraft, welche auf einen Körper mit der Masse 102 Gramm (etwa eine Schokoladentafel mit Verpackung) wirkt
  • 9,81 Newton ist die Gewichtskraft eines Körpers der Masse 1 Kilogramm auf der Erde
  • 720 Newton: Durchschnittliche Kraft eines Bisses eines Menschen.[8]

Kilonewton

1 Kilonewton (1 kN) sind tausend Newton (103 N).

  • 1 kN entspricht etwa der Gewichtskraft, die auf eine Masse von 100 kg wirkt
  • 9 kN entspricht etwa der Beißkraft eines ausgewachsenen Alligators.[9]
  • 100 kN: Kraftwirkung durch Sicherheitsgurt und Airbag auf einen Autoinsassen, wenn ein Auto mit etwa 100 km/h auf ein starres Hindernis prallt.[10]
  • 890 kN: Maximale Antriebskraft einer großen Diesellokomotive.[1]

Meganewton

1 Meganewton (1 MN) sind 1 Million Newton (106 N).

Giganewton

1 Giganewton (1 GN) sind eine Milliarde Newton (109 N).

Teranewton

1 Teranewton (1 TN) sind eine Billion Newton (1012 N).

Petanewton und darüber hinaus

1 Petanewton (1 PN) sind 1 Billiarde Newton (1015 N).

  • 2,0 · 1020 N: Schwerkraft zwischen Erde und Mond[13]
  • 3,5 · 1022 N: Schwerkraft zwischen Erde und Sonne[14]

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Hugh D. Young, University Physics. 4th ed. Addison-Wesley Publishing, 1992.
  2. S. Knünz u. a.: Injection Locking of a Trapped-Ion Phonon Laser. In: Physical Review Letters. Band 105, Nr. 1, 2010, S. 013004, doi:10.1103/PhysRevLett.105.013004.
  3. Presseerklärung des MPI „Einzelne Atome als hochempfindliche Kraftdetektoren“ (Memento vom 14. Mai 2011 im Internet Archive)
  4. Christian Meier: Grenzflächenphysik: Kleinster Abschleppdienst der Welt. In: spektrum.de. 21. Februar 2008, abgerufen am 10. Februar 2016.
  5. Forces involved at the biological level
  6. Das Internationale Einheitensystem (SI). Deutsche Übersetzung der BIPM-Broschüre „Le Système international d‘unités/The International System of Units (8e edition, 2006)“. In: PTB-Mitteilungen. Band 117, Nr. 2, 2007, S. 156 (Online Version (PDF-Datei, 1,4 MB)).
  7. Paul McNamara: Präsentation zu LISA (Memento vom 12. Februar 2012 im Internet Archive) (PDF, 3,2 MB).
  8. T. E. Houston: Bite Force and Bite Pressure: Comparisons of Humans and Dogs. In: Scribd. 2003, archiviert vom Original am 24. Januar 2011, abgerufen am 10. Februar 2016 (PDF).
  9. 9452 N, vgl.Gregory M. Erickson, A. Kristopher Lappin, Kent A. Vliet: The ontogeny of bite-force performance in American alligator (Alligator mississippiensis). In: Journal of Zoology. Band 260, Nr. 3, Juli 2003, S. 317–327, doi:10.1017/S0952836903003819.
  10. Lawrence Weinstein and John A. Adams, Guesstimation, 2008, Section 6.3.1
  11. Space Shuttle Main Engine (Memento vom 14. November 2012 im Internet Archive)
  12. What Was the Saturn V?
  13. The Earth-Moon Equations (Memento vom 17. Februar 2012 im Internet Archive)
  14. Planet Alignments

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