Bảng quy đổi đơn vị lực
Bảng liệt kê từng đơn vị được hỗ trợ cùng giá trị tính theo newton và giá trị tương đương ở các đơn vị khác.
| Đơn vị | Newton | Theo lbf | Theo kgf |
|---|---|---|---|
| 1 N | 1 | 0,22481 | 0,10197 |
| 1 kN | 1.000 | 224,81 | 101,97 |
| 1 lbf | 4,4482216 | 1 | 0,45359 |
| 1 kgf | 9,80665 | 2,2046 | 1 |
- Kgf và lbf được định nghĩa thông qua trọng trường tiêu chuẩn (9,80665 m/s²); gia tốc trọng trường thực tế thay đổi khoảng ±0,3% trên bề mặt Trái Đất, nhưng bản thân các đơn vị này là giá trị quy ước cố định.
- Kilôgam-lực không phải là đơn vị SI; các công việc kỹ thuật theo chuẩn SI ghi lực bằng newton hoặc kilonewton.
Các đơn vị lực thông dụng là gì?
Trong hệ SI, lực được đo bằng newton: một newton (N) làm một khối lượng một kilôgam tăng tốc một mét trên giây bình phương (N = kg·m/s²). Kilonewton (1.000 N) là đơn vị chủ lực trong kỹ thuật kết cấu — một khối lượng khoảng 102 kg có trọng lượng xấp xỉ 1 kN dưới trọng trường tiêu chuẩn.
Kilôgam-lực (kgf), còn gọi là kilopond, là lực hấp dẫn tác dụng lên một khối lượng một kilôgam dưới trọng trường tiêu chuẩn. Trọng trường tiêu chuẩn là giá trị quy ước g₀ = 9,80665 m/s², được Hội nghị Cân đo Quốc tế lần thứ 3 thông qua năm 1901, nên 1 kgf = 9,80665 N chính xác. Tương tự, pound-lực (lbf) là lực của trọng trường tiêu chuẩn tác dụng lên một khối lượng một pound: 1 lbf = 4,4482216 N.
Điểm khác biệt then chốt là khối lượng so với lực. Kilôgam và pound đo khối lượng — lượng vật chất một vật chứa — trong khi kgf và lbf đo lực. Trên bề mặt Trái Đất, các con số này trùng nhau (một vật 10 kg có trọng lượng khoảng 10 kgf), điều này tiện lợi nhưng dễ gây hiểu lầm về mặt khái niệm: cũng vật 10 kg đó chỉ nặng khoảng 1,66 kgf trên Mặt Trăng trong khi khối lượng vẫn là 10 kg.
Cách sử dụng công cụ đổi đơn vị lực này
- Nhập giá trị lực bạn muốn đổi.
- Chọn đơn vị của giá trị đó: N, kN, lbf hoặc kgf.
- Đọc giá trị tương đương ở cả bốn đơn vị cùng lúc.
- Nếu bắt đầu từ khối lượng (kg hoặc lb), hãy nhân với gia tốc trọng trường tiêu chuẩn trước — một khối lượng 100 kg tạo ra trọng lực 100 kgf = 980,665 N.
Các hệ số quy đổi đằng sau công cụ đổi đơn vị lực
Giá trị nhập vào trước tiên được đổi sang newton bằng hệ số định nghĩa của đơn vị đó, sau đó chia cho hệ số của từng đơn vị đích: 1 kN = 1.000 N, 1 lbf = 4,4482216 N, 1 kgf = 9,80665 N.
Ví dụ minh họa: 100 N. Tính theo kilonewton là 0,1 kN. Tính theo pound-lực: 100 ÷ 4,4482216 = 22,48 lbf. Tính theo kilôgam-lực: 100 ÷ 9,80665 = 10,20 kgf.
Những sai lầm thường gặp
- Nhầm lẫn khối lượng với lực: kg và lb là đơn vị khối lượng, kgf và lbf là đơn vị lực. Một tải trọng '100 kg' tạo ra lực 100 kgf ≈ 980,7 N, chứ không phải 100 N.
- Bỏ sót hệ số 9,81 khi đổi tải trọng tính theo kg sang newton — một sai số lớn thường gặp khi ước tính kết cấu nhanh.
- Đọc lb và lbf như nhau trong thông số kỹ thuật: cờ lê lực, chỉ số lực đẩy và cảm biến tải trọng có thể ghi một trong hai đơn vị, và sự phân biệt này quan trọng khi ra ngoài Trái Đất hoặc trong các bài toán động lực học.
- Mặc định 1 kgf bằng đúng 10 N khi làm việc cần độ chính xác cao — giá trị định nghĩa thực tế là 9,80665 N, và sai số 2% do làm tròn sẽ tích lũy trong các phép tính liên tiếp.
Câu hỏi thường gặp
Sự khác biệt giữa kg và kgf là gì?
Kilôgam (kg) đo khối lượng; kilôgam-lực (kgf) đo lực — cụ thể là trọng lượng của một kilôgam dưới trọng trường tiêu chuẩn (9,80665 m/s²), nên 1 kgf = 9,80665 N. Trên Trái Đất, các giá trị số trùng nhau cho mục đích thường ngày, nhưng trong tính toán vật lý và kỹ thuật, việc phân biệt khối lượng với lực là điều thiết yếu.
1 pound-lực bằng bao nhiêu newton?
Một pound-lực bằng 4,4482216 newton. Giá trị này suy ra từ định nghĩa khối lượng của pound (0,45359237 kg) nhân với trọng trường tiêu chuẩn (9,80665 m/s²). Ngược lại, một newton bằng khoảng 0,2248 lbf.
Làm thế nào để đổi khối lượng tính bằng kg sang lực tính bằng newton?
Nhân khối lượng với gia tốc trọng trường. Dùng trọng trường tiêu chuẩn, một khối lượng m tính bằng kilôgam có trọng lượng m × 9,80665 newton: một người nặng 75 kg tạo ra lực khoảng 735,5 N lên mặt đất. Đây cũng chính là mối quan hệ dùng để định nghĩa kilôgam-lực.
Kilonewton có ý nghĩa thực tế như thế nào?
Một kilonewton bằng 1.000 newton — tương đương trọng lực của khoảng 102 kg dưới trọng trường tiêu chuẩn. Kỹ thuật kết cấu ghi tải trọng bằng kN vì lực ở quy mô công trình rất lớn: một chiếc xe hơi thông thường nặng khoảng 15 kN, và thiết bị leo núi được định mức bằng kN (một khóa carabiner 22 kN chịu được khoảng 2.240 kgf).
Tại sao trọng trường tiêu chuẩn chính xác là 9,80665 m/s²?
Đây là giá trị quy ước được Hội nghị Cân đo Quốc tế (CGPM) lần thứ 3 thông qua năm 1901 nhằm cho các đơn vị dựa trên trọng lượng một định nghĩa cố định. Gia tốc trọng trường thực tế thay đổi theo vĩ độ và độ cao (khoảng từ 9,78 đến 9,83 m/s²); giá trị tiêu chuẩn là một mốc tham chiếu cố định trong khoảng đó, không phải một kết quả đo.
Tài liệu tham khảo
- Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). The International System of Units (SI Brochure), 9th edition, 2019 — the newton and standard gravity.
- NIST Special Publication 811 (Thompson & Taylor). Guide for the Use of the International System of Units (SI), 2008 — Appendix B force conversion factors (lbf, kgf).