Krafteinheiten: Überblick und Umrechnungsfaktoren
Newton, Kilopond, Pound-force und Dyn – Physik, Statik und Maschinenbau
Kraft ist eine physikalische Größe, die einen Körper beschleunigt, verformt oder im Gleichgewicht hält. Das zweite Newtonsche Gesetz beschreibt die Kraft als Produkt aus Masse und Beschleunigung: F = m × a. Die SI-Basiseinheit der Kraft ist das Newton (N), benannt nach Sir Isaac Newton. 1 Newton ist die Kraft, die einer Masse von 1 Kilogramm eine Beschleunigung von 1 m/s² verleiht. Das Gewicht einer Tafel Schokolade (100 g) auf der Erde beträgt ca. 0,981 N, das Gewicht eines Liters Wasser (1 kg) ca. 9,807 N.
Im Bauwesen und der Statik sind Kilonewton (kN = 1.000 N) und Meganewton (MN = 1.000.000 N) gebräuchlich. Brücken müssen Lasten von tausenden Kilonewton tragen. Die zulässige Traglast eines Aufzugs von 630 kg entspricht ca. 6,18 kN. Windlasten auf Gebäude werden in kN/m² angegeben. Im Maschinenbau werden Schraubenanzugsdrehmomente und Materialtestkräfte in Newton oder Kilonewton gemessen.
Das Kilopond (kp) war eine früher im deutschsprachigen Raum verbreitete Krafteinheit, die 1978 durch Newton ersetzt wurde. 1 kp entspricht der Gewichtskraft von 1 Kilogramm auf Meereshöhe: 1 kp = 9,80665 N. Der Kilopond war praktisch, weil Massen und Kräfte numerisch gleich waren – 1 kg Masse hatte 1 kp Gewichtskraft. Diese intuitive Beziehung erklärt, warum kp im Volksmund noch genutzt wird. Technische Drücke wurden früher in kp/cm² (technische Atmosphäre, at) angegeben.
Im angloamerikanischen System wird die Kraft in Pound-force (lbf) gemessen. 1 lbf = 4,448222 N ist die Gewichtskraft eines Pfunds (ca. 454 g). Pound-force wird in der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrt, im Maschinenbau und bei Triebwerkskraft-Angaben genutzt. Flugzeug-Schubkraft wird oft in lbf gemessen: Ein typisches Düsentriebwerk erzeugt 15.000–30.000 lbf Schub (67–134 kN).
Das Dyn ist die Krafteinheit im veralteten CGS-System. 1 Dyn = 10⁻⁵ N = 0,00001 N – eine sehr kleine Einheit. Im CGS-System wird die Oberflächenspannung in mN/m (Millinewton pro Meter) angegeben, was früher oft in Dyn/cm ausgedrückt wurde: 1 Dyn/cm = 1 mN/m. Biologische und chemische Anwendungen verwenden heute noch manchmal Dyn, z.B. bei der Messung von Zellkräften in der Biophysik. Unser Kraft-Umrechner deckt alle gängigen Einheiten ab.