力換算器
在 SI、重力與 CGS 力單位(牛頓、千牛、達因、公斤重、公噸力、磅力、盎司力、短噸力)之間換算,採用 NIST 級精確係數,錨定於 CGPM 1901 標準重力。
結果
0.224809 lbf
1 N= 0.224809 lbf
全部單位
| 單位 | 數值 |
|---|---|
| 牛頓 (N) | 1 |
| 千牛 (kN) | 0.001 |
| 達因 (dyn) | 100,000 |
| 公斤重 (kgf) | 0.101972 |
| 公噸力 (tnf) | 1.01972E-4 |
| 盎司力 (ozf) | 3.59694 |
| 磅力 (lbf) | 0.224809 |
| 短噸力(美) (tonf (US)) | 1.12404E-4 |
力換算器。牛頓、千牛、公斤重、磅力、達因與公噸力之間的精確換算。
什麼是力換算器?
力單位之間怎麼換算?
力換算公式
- = 換算後的結果,以目標力單位表示。
- = 輸入的數值,以來源力單位表示。
- = 來源單位換算為牛頓的係數(例如公斤重 9.80665、磅力 4.4482216152605、達因 10⁻⁵)。
- = 目標單位換算為牛頓的係數(例如千牛 1000、公噸力 9806.65、短噸力 8896.443230521)。
- 牛頓(N):1 N(SI 相干導出單位,精確;1 N ≡ 1 kg·m/s²)
- 千牛(kN):1000 N(精確,SI 詞頭)
- 達因(dyn):1 × 10⁻⁵ N(精確,CGS;1 dyn ≡ 1 g·cm/s²)
- 公斤重(kgf):9.80665 N(精確,CGPM 1901 × 1 kg;亦稱「公斤力」「千克力」,台灣物理課本符號 kgw)
- 公噸力(tnf):9806.65 N(精確,= 1000 公斤重;亦稱「公制噸力」)
- 磅力(lbf):4.4482216152605 N(精確,= 0.45359237 kg × 9.80665 m/s²)
- 盎司力(ozf):0.27801385095378125 N(精確,= lbf / 16;16 是 2 的冪次,IEEE-754 下逐位精確)
- 短噸力(short ton-force,美制 tonf):8896.443230521 N(精確,= 2000 × lbf)
力換算實例
70 公斤重換牛頓(國高中理化與體重計場景)
1,000 磅力換牛頓(扭力扳手與進口汽車手冊)
1 公斤重換牛頓(機械、液壓與電梯載荷的清晰定義)
獵鷹九號一級總推力換不同單位(航太的量級感)
1 達因換牛頓(理化教材的 CGS 單位)
對照表:1 個單位等於多少牛頓、磅力與公斤重
| 單位 | 牛頓數 (N) | 磅力數 (lbf) | 公斤重數 (kgf) | 精確? |
|---|---|---|---|---|
| 達因 (dyn) | 1 × 10⁻⁵ | 2.2481 × 10⁻⁶ | 1.01972 × 10⁻⁶ | 是 |
| 盎司力 (ozf) | 0.27801385095378125 | 0.0625 (= 1/16) | 0.028349523125 | 是 |
| 牛頓 (N) | 1 | 0.22480894309971 | 0.101971621298 | 是 |
| 磅力 (lbf) | 4.4482216152605 | 1 | 0.45359237 | 是 |
| 公斤重 (kgf) | 9.80665 | 2.20462262184878 | 1 | 是 |
| 千牛 (kN) | 1000 | 224.808943099710 | 101.971621297793 | 是 |
| 短噸力 (美制 tonf) | 8896.443230521 | 2000 | 907.18474 | 是 |
| 公噸力 (tnf) | 9806.65 | 2204.62262184878 | 1000 | 是 |
台灣人最常查的力換算
- 公斤重換牛頓:1 kgf = 9.80665 N(精確,CGPM 1901)
- 公斤力換牛頓:1 公斤力 = 9.80665 N(與公斤重同義)
- 牛頓換公斤重:1 N ≈ 0.10197 kgf(= 1/9.80665)
- 磅力換牛頓:1 lbf = 4.4482216152605 N(精確,IYP 1959 × gn)
- 牛頓換磅力:1 N ≈ 0.22481 lbf(= 1/4.4482216152605)
- 千牛換牛頓:1 kN = 1000 N(精確)
- 千牛換公噸力:1 kN ≈ 0.10197 tnf
- 公噸力換千牛:1 tnf = 9.80665 kN(精確)
- 公噸力換磅力:1 tnf ≈ 2,204.62 lbf
- 達因換牛頓:1 dyn = 10⁻⁵ N = 10 μN(精確,CGS)
- 牛頓換達因:1 N = 10⁵ dyn = 100,000 dyn(精確)
- 磅力換公斤重:1 lbf ≈ 0.45359 kgf(= 0.45359237 精確)
- 公斤重換磅力:1 kgf ≈ 2.20462 lbf
- 千牛換磅力:1 kN ≈ 224.81 lbf
- 短噸力換千牛:1 short tonf ≈ 8.8964 kN
- 短噸力換公噸力:1 short tonf ≈ 0.9072 tnf(公噸力大約大 10%)
- 50 公斤重換牛頓:50 kgf = 490.33 N(約一名青少年的體重)
- 70 kg 質量在地面的重力:70 × 9.80665 = 686.5 N(成年人均值,標準 g 下)
- 扭力扳手 100 lb·ft 換 N·m:100 lb·ft = 135.58 N·m(家用車輪胎螺絲的典型推薦扭力)
- 1 公斤米換 N·m:1 kgf·m = 9.80665 N·m(精確,台灣慣用的扭力單位)
力換算實用建議
- 始終以牛頓(N)為樞紐。本工具每一次換算都按「輸入 × 來源係數 ÷ 目標係數」執行,牛頓是中間橋樑。記住四個核心精確係數就擁有所有交叉換算:千牛(1000)、磅力(4.4482216152605)、公斤重(9.80665)、達因(10⁻⁵)。盎司力(lbf/16)、公噸力(1000 × 公斤重)、短噸力(2000 × lbf)作為衍生係數補完全表。
- 「1 公斤重 ≈ 9.8 N」只是粗略估算,精確關係是 1 kgf = 9.80665 N(CGPM 1901 的標準重力錨)。國高中理化課堂普遍用 9.8(甚至 g ≈ 10)做近似讓習題數字乾淨,但工程文件、產品說明書、結構計算與正式送審數據必須採用精確值。粗略心算「乘 10」誤差約 2%,對結構(≥ 50 年使用年限)與航太器(推力裕度 ≤ 5%)都不可接受。
- 公斤重(kgf)不是公斤(kg)。這是最容易踩的坑:體重計上「70 公斤」其實是 70 kgf ≈ 686.5 N 的力量度,不是 70 kg 的質量。質量是物質的固有屬性,不隨重力改變;力則依賴 gn。體重計的「公斤」顯示其實是公斤重,只是日常在地球表面 g 幾乎不變,所以兩者數值相同。工程文件寫「100 公斤的載荷」如果實際意思是「100 公斤重的力」,應該嚴格寫「100 kgf」或「981 N」——在設計審查或監造一關會被退回。
- 「公斤重」「公斤力」「千克力」是同一個單位。中文裡這三個叫法都對應 kgf(kp、kgw 也是同義符號),台灣物理課本與日常多用「公斤重」(kgw)。台灣依《度量衡法》採牛頓為力的法定單位,正式工程文件、報關、合約要求以牛頓(N)與公制單位標示;但工業、機械維修、電梯檢修、液壓設備型錄中「公斤重」「公斤」混用至今。如果接到一份「液壓缸出力 1000 公斤」的需求,先與客戶確認是 1000 kgf(= 9,806.65 N = 1 公噸力)還是 1000 N,差 10 倍量級。
- lbf(磅力)與 lbm(磅質量)不是同一回事。在美式工程裡,磅力(lbf)是力 = 4.4482216152605 N 精確;磅質量(lbm,又稱常衡磅)是質量 = 0.45359237 kg 精確;斯勒格(slug,國家教育研究院譯名「斯」)是英尺-磅-秒制的質量單位,定義為 1 磅力能使其產生 1 ft/s² 加速度的質量(1 slug = 32.174 lbm)。地表標準重力下 1 lbm 恰好對應 1 lbf 的重力,數值相同的巧合讓兩者常被混用。台灣國高中理化與物理只用 SI 制,所以這個坑對本地學生影響不大;但閱讀美國進口設備手冊(汽車、工具機、醫療器材)時,分清 lbm 與 lbf 是基本功。
- 對汽車與機械扭力扳手,正確換算 lb·ft ↔ N·m:1 lb·ft = 1.355818 N·m 精確。家用乘用車輪胎螺絲推薦扭力 105–130 N·m(≈ 77–96 lb·ft),台灣維修常把 120 N·m 當家用車的通用參考;中大型車與中重型 SUV 140–150 N·m(≈ 103–110 lb·ft);火星塞 25–30 N·m;汽缸蓋螺絲 80–100 N·m 後再按角度法二次緊固。台灣維修界更習慣用公斤米(kgm):把 N·m 除以 9.80665 即得,120 N·m ≈ 12.2 kgf·m。一支刻度為 lb·ft 的進口扭力扳手如果按 N·m 數值鎖到 100,會比標稱多鎖 35.58%——足以鎖斷螺絲或反過來留下隱患。
- 本力單位集合裡所有八個係數都是定義級有理數。與長度單位裡的光年、秒差距不同(IAU 定義超過 64 位雙精度浮點的尾數極限),力的每一個換算係數(1、1000、10⁻⁵、9.80665、9806.65、4.4482216152605、0.27801385095378125、8896.443230521)都是有限有理數,在 64 位浮點下可被嚴格表示——盎司力的 lbf/16 因為 16 是 2 的冪次而保持逐位精確。本換算器為每個結果加「精確」標籤。
- 公噸力(tnf)與短噸力(美制)不是同一回事。1 公噸力 = 1000 公斤重 = 9806.65 N 精確(基於 1000 kg 質量在標準重力下的重力,亦稱「公制噸力」);1 短噸力 = 2000 lbf = 8896.443230521 N 精確(基於 2000 磅 ≈ 907.185 kg)。兩者相差約 9.3%——對工業起重機額定吊重、液壓機噸位、船舶載貨量都是關鍵差異。台灣與國際工程一律使用公噸(公制噸,Metric Ton);只有閱讀美國進口設備手冊才會遇到短噸力,英制設備則有長噸力(≈ 9964 N)。永遠用明確的「公噸力」「公制噸力」或「短噸力(美制)」消歧義,不要只寫「噸」。
- 台灣位處低緯度,本島實測重力加速度約 9.78–9.79 m/s²,略低於標準 gn = 9.80665 m/s²(偏差約 0.2%)。這意味著同一物體在台灣與高緯度地區的真實重量有約 0.2% 的浮動——對家用體重計無感,對超高精度計量(如藥品出口、貴金屬交易、計量基準比對)就要用本地 g 實測值校正。9.80665 是 1901 年第 3 屆 CGPM 基於巴黎 Pavillon de Breteuil 在北緯 45° 海平面的幾何修正值固定的國際約定常數,不是任何具體地點的實測。
- 本工具下拉選單未列出力矩單位(N·m、kgf·m、lb·ft 等),但透過力換算可以做手算橋接:1 公斤米(kgf·m)= 9.80665 N·m 精確,1 lb·ft = 1.355818 N·m 精確,1 lb·in = 0.1129848 N·m 精確,1 kgf·cm = 0.0980665 N·m 精確(機械工程常見的 50 kgf·cm = 4.9 N·m)。需要力矩換算時先換力再乘臂長(公尺單位),或者直接使用本站的扭矩換算工具。
- 結果絕對值大於 10¹²(兆)或小於 10⁻³(千分之一)時,自動精度切換成科學記號。這是有意為之:把大型火箭一級總推力(約 7.6 × 10⁶ N)換成達因寫作 760,000,000,000 dyn 完全無法辨認,寫作 7.6e11 dyn 一眼就懂。出報告若要保留原始小數串,把精度切到 10 或 15 即可。本換算器最多印 15 位小數,匹配 IEEE-754 雙精度浮點的尾數極限。
力換算器 — 常見問題
1 牛頓等於多少公斤重?
1 牛頓 ≈ 0.10197 公斤重(= 1/9.80665)。反過來 1 公斤重 = 9.80665 牛頓 精確(這是 1901 年第 3 屆國際度量衡大會 CGPM 把標準重力固定為 9.80665 m/s² 的直接推論)。國高中理化課堂常把 1 kgf 近似為 9.8 N 甚至 10 N 讓習題數字乾淨,但工程實務、產品說明書與正式送審數據必須用 9.80665。注意:公斤重(kgf)是力的單位,公斤(kg)是質量的單位,兩者不能等同——只有在地球表面標準重力下,質量為 1 kg 的物體所受的重力才數值上等於 1 公斤重。
1 磅力(lbf)等於多少牛頓?
恰好 4.4482216152605 牛頓。這不是量測值,是定義值,由 1959 年國際碼與磅協議(1 磅 = 0.45359237 kg 精確)與 1901 年第 3 屆國際度量衡大會(CGPM,gn = 9.80665 m/s² 精確)相乘得到。坊間多數非正式資料只寫 1 lbf ≈ 4.448 N 或 4.45 N(四位有效數字截斷),日常汽車與機械維修用足夠;對接航太器螺絲預緊力、計量基準比對就要用全部 13 位精確數字甚至 15 位 IEEE-754 完整表示。
公斤重與公斤有什麼差別?
公斤(kg)是國際單位制(SI)的質量基本單位——是物質的固有屬性,不隨地點與重力改變。公斤重(kgf,台灣課本符號 kgw)是非 SI 力單位,精確等於 9.80665 N——是 1 公斤質量物體在標準重力下所受的重力。一名 70 kg 的成年人在宇宙任何地方質量都是 70 kg,但只在地球表面標準重力下重量才是 70 公斤重;在月球同一個 70 kg 質量只剩約 11.6 公斤重(月球 g ≈ 1.625 m/s²)的重量。這個分別是國中理化「力與運動」一課反覆強調的重點。
1 公斤重等於 1 公斤嗎?
不等於。公斤(kg)是質量單位,公斤重(kgf)是力單位。兩者只在地球表面標準重力 gn = 9.80665 m/s² 下數值相同——質量為 1 kg 的物體所受重力 = 1 × 9.80665 = 9.80665 N = 1 公斤重。在太空(失重)質量依然是 1 kg 但重量為 0 公斤重;在月球同一個 1 kg 質量的重量約 0.166 公斤重。
「公斤重」「公斤力」「千克力」是同一樣東西嗎?
是,完全一樣。公斤重、公斤力、千克力三個叫法本質上是同一個單位(符號 kgf 或 kp 或 kgw),等於 9.80665 牛頓精確——即 1 公斤質量物體在標準重力下所受的重力。台灣物理課本與日常多用「公斤重」(kgw),中國大陸多用「千克力」。台灣依《度量衡法》採牛頓為力的法定單位,正式工程文件、報關、合約要求以牛頓(N)與公制單位標示;但機械維修、液壓設備型錄、電梯檢修等行業實務上仍習慣用「公斤重」「公斤」,本工具一次到位互譯。
為什麼標準重力恰好等於 9.80665 m/s²?
因為 1901 年第 3 屆國際度量衡大會(CGPM)這樣定義。這個值並不是地球任何一個具體地點實測的重力加速度——地表實測值由赤道海平面約 9.78 m/s² 到兩極約 9.834 m/s² 變化,台灣低緯度約 9.79 m/s²;9.80665 是基於法國巴黎 Pavillon de Breteuil 在北緯 45° 海平面的幾何修正值,作為國際約定常數固定下來,用來把公斤重、公噸力、磅力、盎司力、短噸力等重力衍生單位無歧義地錨定到 SI 牛頓。一旦 gn 固定為精確值,1 kgf = 9.80665 N、1 lbf = 0.45359237 × 9.80665 = 4.4482216152605 N 等所有重力單位換算係數也成為精確有理數。
1 千牛(kN)等於多少牛頓?
恰好 1000 牛頓,「千」是 SI 詞頭表示 10³ 的精確倍數。千牛是現代工程規範的主導單位:樓面活載重常以 kN/m² 表示(如住宅約 2.0 kN/m²、商場約 3.5 kN/m²);轎車典型煞車力 7–12 kN;滿載客運電梯鋼索張力 30–60 kN;火箭單具中型液體發動機推力約 845–1,200 kN;波音 737 單具 CFM56 發動機推力約 120 kN。
公噸力與短噸力有什麼差別?
公噸力(公制噸力 tnf 或 metric ton-force)= 1000 公斤重 = 9806.65 N 精確,對應 1000 kg 質量在標準重力下的重力;台灣與國際工業、起重機、液壓機械都用公噸力,新聞講「500 噸級發動機」「200 噸吊車」全部是公噸力。短噸力(short ton-force,美制)= 2000 lbf = 8896.443230521 N 精確,對應 2000 磅 ≈ 907.185 kg。兩者相差約 9.3%——例如「100 噸液壓機」按公噸力 = 980,665 N,按短噸力就只有 889,644 N,差距足以影響設備選型。閱讀美國進口設備時務必分清。
為什麼 1 牛頓換成磅力得到無理小數?
因為定義反方向才精確:1 磅力 = 4.4482216152605 N 精確。倒數 1 / 4.4482216152605 = 0.22480894309971… lbf/N 數學上是無理數——沒有最末一位,只有更長的截斷。工程手冊一般印 0.2248 或 0.22481;本工具會按精度選擇器印到最多 15 位小數(IEEE-754 雙精度浮點的完整尾數)。同樣現象出現在 1 牛頓換公斤重(1/9.80665 = 0.10197… 無理)。本換算器仍把這類結果標為「精確」,因為兩端都由精確有理數定義,無理性只出現在印出形式。
火箭發動機的推力大概是多少牛頓?
以型號做對照最清楚:SpaceX 獵鷹九號(Falcon 9)一級九具梅林(Merlin 1D)引擎,單具海平面推力約 845 kN(≈ 190,000 lbf),一級海平面合計約 7,605 kN ≈ 776 公噸力 ≈ 171 萬磅力;美國土星五號(Saturn V)一級五具 F-1 引擎合計約 33.85 MN ≈ 760 萬磅力 ≈ 3,450 公噸力(單具升級版約 6.77 MN,即 1,522,000 lbf × 4.4482216152605)。把 kN、MN、lbf、公噸力跨單位比較時,本換算器一次算清楚——例如 7,605 kN = 7,605,000 ÷ 4.4482216152605 ≈ 171 萬磅力。
汽車輪胎螺絲應該鎖多少 N·m?
台灣維修常見的通用範圍:家用乘用車 105–130 N·m(≈ 77–96 lb·ft),主流把 120 N·m 當參考;中大型車與 SUV 140–150 N·m(≈ 103–110 lb·ft);越野車與四驅車可達 150 N·m。請始終以原廠車主手冊或維修手冊標定值為準——不同品牌差異可達 20%。換算關係:1 lb·ft = 1.355818 N·m 精確,所以美式手冊「100 lb·ft」= 135.58 N·m;換成台灣慣用的公斤米約 12.2 kgf·m。注意不要把美式扭力扳手刻度的數字當 N·m 來鎖——多鎖 35.58% 足以鎖斷螺絲。
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力換算關鍵術語
牛頓(N)
國際單位制(SI)力的相干導出單位,定義為 1 N ≡ 1 kg·m/s²——使 1 kg 質量獲得 1 m/s² 加速度所需的力。1948 年第 9 屆國際度量衡大會(CGPM)正式確立牛頓為 SI 力單位,命名自英國物理學家艾薩克·牛頓。台灣依《度量衡法》採牛頓為力的法定單位,法條明定「一牛頓等於一公斤質量之物體產生一公尺平方秒之加速度時承受之力」。一牛頓約等於一個 102 公克物體(約兩顆雞蛋)在地表所受的重力。是國高中理化、物理與所有現代工程規範的法定力單位。Wikidata:Q12438。
千牛(kN)
國際單位制(SI)力單位,精確等於 1000 N。是現代工程規範的主導單位:樓面活載重以 kN/m² 表示(如住宅約 2.0 kN/m²、商場約 3.5 kN/m²);火箭發動機推力以 kN 給出(獵鷹九號單具梅林引擎海平面約 845 kN);轎車煞車力典型 7–12 kN;滿載電梯鋼索張力 30–60 kN。工程速算上 1 kN ≈ 102 公斤重,無需精確時可直接把 kN 乘以 100 當作對應的重力。
公斤重(kgf/kgw)/ 公斤力 / 千克力
非 SI 力單位,精確等於 9.80665 N——即 1 公斤質量物體在標準重力下所受的重力。「公斤重」「公斤力」「千克力」是同一單位的不同叫法(符號 kgf、kp 或 kgw),台灣物理課本與日常多用「公斤重」(kgw)。1901 年第 3 屆國際度量衡大會(CGPM)把標準重力固定為 gn = 9.80665 m/s² 後,1 kgf = 9.80665 N 成為精確換算。台灣依《度量衡法》採牛頓為力的法定單位,公斤重非法定計量單位,但機械維修、液壓設備型錄、電梯檢修等行業仍在使用。Wikidata:Q216880。
公克重(gf)
非 SI 力單位,精確等於 1/1000 公斤重 = 0.00980665 N(= 980.665 達因)。即 1 公克質量物體在標準重力下所受的重力。台灣國高中理化教力的單位時,與牛頓、達因、公斤重並列教授——課本常以「一枚硬幣的重量約幾公克重」作為量級感的入門例子。在精密小元件測試與彈簧測力計刻度上偶爾使用,現代工程規範一律改用毫牛(mN)。
磅力(lbf)
美制與英制力單位,精確等於 4.4482216152605 N。由 1 磅常衡質量(0.45359237 kg 精確,1959 年國際碼與磅協議)在標準重力下的重力定義。美國進口汽車、工具機、醫療器材、機械維修工具手冊與扭力扳手刻度的主導力單位。台灣維修閱讀進口汽車手冊時反覆用到 1 lbf ≈ 4.45 N 的換算;力矩單位為 1 lb·ft = 1.355818 N·m 精確,所以美式「100 lb·ft」的輪胎扭力 = 135.58 N·m。分清磅力(lbf)與磅質量(lbm,即常衡磅)是美式工程的基本功。Wikidata:Q1194225。
達因(dyne,dyn)
公分-克-秒(CGS)制力單位,定義為 1 dyn ≡ 1 g·cm/s² = 1 × 10⁻⁵ N(10 μN)精確。1873 年由英國科學促進協會(British Association for the Advancement of Science)提出。現代工程主要在三類資料殘留:表面張力(25 °C 蒸餾水 ≈ 72 dyn/cm = 72 mN/m)、生物力學(心肌收縮力,毫達因量級)、早期電磁學文獻(高斯 × 絕對安培 = 達因 / 絕對庫侖)。台灣國高中力的單位仍會教達因,主要在舊版理化課本與物理教材中出現。Wikidata:Q201933。
公噸力(tnf,公制噸力)
非 SI 力單位,精確等於 1000 公斤重 = 9806.65 N。對應 1000 kg 質量在標準重力下的重力,台灣與國際工業、起重機、液壓機械都用公噸力——「500 噸級液體燃料發動機」「200 噸液壓機」全部是公噸力。區別於美制短噸力(≈ 8896 N,約小 9.3%)與英制長噸力(≈ 9964 N);台灣官方標準計量單位採公噸(公制噸,Metric Ton),進口美國設備時務必分清。
短噸力(short ton-force,美制)
美制力單位,精確等於 2000 lbf = 8896.443230521 N。對應 1 美制短噸(2000 磅 ≈ 907.185 kg)在標準重力下的重力。比公噸力小約 9.3%。是美國重型設備、起重機額定起重量、液壓機噸位、運輸船載重的主導單位;閱讀美國進口設備手冊時務必分清公噸力與短噸力,不要只寫「噸」。
盎司力(ozf)
美制力單位,精確等於 1/16 磅力 = 0.27801385095378125 N。因為除數 16 是 2 的冪次,IEEE-754 雙精度浮點下的運算逐位精確(bit-exact)。用於精密小元件測試(精密扭力、儀器彈簧張力)與模型飛機、模型火箭發動機的推力額定。
標準重力(g_n,標準重力加速度)
1901 年第 3 屆國際度量衡大會(CGPM)固定的國際約定常數,精確等於 9.80665 m/s²。不是地球任何一個具體地點實測的重力加速度(地表實測值由約 9.764 到 9.834 m/s² 變化,台灣低緯度約 9.79 m/s²),而是用來把公斤重、公噸力、磅力、盎司力、短噸力等重力衍生單位無歧義地錨定到 SI 牛頓的精確常數。Wikidata:Q13400897。
磅質量(lbm,常衡磅)
美制質量單位,精確等於 0.45359237 kg,由 1959 年國際碼與磅協議固定。區別於磅力(lbf):1 lbm 只在地球表面標準重力下重量恰好等於 1 lbf。在動力學問題(F = m·a)中如果保持磅力做力單位,必須用斯勒格(slug)做質量單位(1 slug = 32.174 lbm),或者整體轉成 SI 制用 kg 與 N。混淆 lbm 與 lbf 是美式工程基礎課程最常見的單位錯誤。
斯勒格(slug)
英尺-磅-秒(FPS)制質量單位,定義為 1 磅力使其產生 1 ft/s² 加速度的質量;國家教育研究院學術名詞譯為「斯」。精確等於 14.59390294 kg ≈ 32.174 lbm。日常美式工程比磅質量(lbm)少見,但在保持磅力為力單位的 F = m·a 計算中數學上必須使用——否則要帶上累贅的「重力換算因子」gc = 32.174 lbm·ft/(lbf·s²)。台灣國高中理化與物理只用 SI 制,所以斯勒格主要在閱讀美國舊式工程手冊時遇到。
精確係數
由國際定義或國際協議固定、零捨入誤差的換算係數。本力換算器的全部八個單位係數都是精確:1 kN = 1000 N、1 dyn = 10⁻⁵ N、1 kgf = 9.80665 N、1 公噸力 = 1000 公斤重、1 lbf = 4.4482216152605 N、1 ozf = lbf/16、1 短噸力 = 2000 lbf。NIST SP 811 附錄 B.8 以粗體印出精確係數,與 SI 一致。
1959 年國際碼與磅協議
1959 年 7 月 1 日生效的多邊協議,由美國、英國、加拿大、澳洲、紐西蘭、南非共同簽署,把常衡磅精確定義為 0.45359237 kg、碼精確定義為 0.9144 m。本換算器中所有美制與英制力單位(磅力、盎司力、短噸力)的精確牛頓值均由此協議導出(與 gn = 9.80665 m/s² 相乘)。
1901 年第 3 屆 CGPM
1901 年在法國巴黎召開的第 3 屆國際度量衡大會(CGPM),把標準重力 gn = 9.80665 m/s² 固定為精確國際約定常數。這項決議是後續所有重力衍生力單位(公斤重、公噸力、磅力、盎司力、短噸力)能夠換算為精確牛頓數的根源。gn 數值基於巴黎 Pavillon de Breteuil 的實測加上北緯 45° 海平面的幾何修正,作為國際約定常數固定,並非任何具體地點的實測值。
《度量衡法》(台灣)
中華民國《度量衡法》,由經濟部主管、經濟部標準檢驗局(BSMI)執行,目的在劃一度量衡、確保量測準確。法定度量衡單位以國際單位制(SI)的單位為準,力的法定單位為牛頓(N),法條明定「一牛頓等於一公斤質量之物體產生一公尺平方秒之加速度時承受之力」。國家最高計量標準由國家度量衡標準實驗室(NML)維護,並最終溯源到位於法國塞夫爾的國際度量衡局(BIPM)。正式交易、報關、公務檢測一律以法定計量單位書寫。
有效數字
數值結果中帶有精度資訊的數字位數。本換算器自動精度按約 6 位有效數字顯示,是 NIST SP 811 與工程手冊常用的預設值,也與物理課本的典型表達精度一致。固定精度選擇器提供 0、2、4、6、10、15 位小數模式,最高 15 位匹配 IEEE-754 雙精度浮點的尾數極限——計量基準比對、航太精密推力核算時調到 10–15 位讀取完整數字。
參考資料與來源
- NIST SP 811 附錄 B.8 — 按字母順序列出的單位換算係數(粗體表示力學單位的精確係數:磅力 4.4482216152605 N、公斤重 9.80665 N、達因 1×10⁻⁵ N,均為定義精確值)
- NIST 國際單位制(SI)指南,附錄 B — 換算係數(著陸頁,採用約定俗成的「粗體即精確」記法)
- BIPM — 第 3 屆 CGPM 決議(1901):宣布標準重力 g_n = 9.80665 m/s² 為精確值,是令每個重力制力學單位(公斤重、公噸力、lbf、ozf、短噸力)能夠約化為精確牛頓係數的上游常數
- BIPM — 國際單位制(SI 手冊,2019 年第 9 版):牛頓(1 N ≡ 1 kg·m/s²)是 SI 導出力學單位;公斤重等重力制單位不獲接受用於 SI。台灣依《度量衡法》(經濟部標準檢驗局執行)採 SI 為法定度量衡單位,力的法定單位為牛頓,公斤重非法定計量單位
- 維基百科 — 牛頓(單位):SI 導出力學單位,1 N = 1 kg·m/s²,於 1948 年第 9 屆 CGPM 獲採納(Wikidata Q12438)
- 維基百科 — 磅力:定義為精確的 0.45359237 kg × 9.80665 m/s² = 4.4482216152605 N;涵蓋 lbf vs lbm vs 斯勒格(slug)的區分(Wikidata Q1194225)
- 維基百科 — 公斤重(公斤力):在標準重力下一公斤質量的重力,等於精確的 9.80665 N;台灣物理課本與日常多用「公斤重」(kgw),BIPM 已將其廢止,但仍常見於液壓缸與馬達型錄(公斤米 kgf·m)以及機械維修、電梯檢修行業(Wikidata Q216880)
- 維基百科 — 達因:CGS 系統的力學單位,等於精確的 1×10⁻⁵ N(10 μN);仍用於表面張力測量、生物力學與歷史電磁學文獻,亦見於台灣國高中理化力的單位(牛頓、達因、公斤重、公克重)專題(Wikidata Q201933)
- 維基百科 — 標準重力:g_n = 9.80665 m/s² 是由第 3 屆 CGPM(1901)固定的精確約定值,並非地球上任何具體地點的實測值。台灣位處低緯度,本島實測 g 約 9.78–9.79 m/s²,略低於標準值(Wikidata Q13400897)
- 維基百科 — 國際碼與磅協議(1959 年 7 月 1 日):將常衡磅定義為精確的 0.45359237 kg,是磅力、盎司力與短噸力的上游常數