Фут-фунт-секундная система единиц

Система фут-фунт-секунда ( система FPS ) представляет собой систему единиц, построенную на трех основных единицах: фут для длины , фунт (эвердупуа) для массы или силы (см. ниже) и секунда для времени . ^[1]

Варианты

В совокупности варианты системы FPS были наиболее распространенной системой в технических публикациях на английском языке до середины 20 века. ^[1]

Ошибок можно избежать, а перевод между системами облегчить, маркируя все физические величины в соответствии с их единицами измерения. Особенно в контексте системы FPS ее иногда называют системой Страуда в честь Уильяма Страуда , который ее популяризировал. ^[2]

Три подхода к английским единицам массы и силы или веса ^[3]^[4]
v т и База	Сила	Масса	Масса
2-й закон движения	$м = .mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .sfrac.tion,.mw-parser-output .sfrac .tion{display:inline-block;vertical-align:-0.5em;font-size:85%;text-align:center}.mw-parser-output .sfrac .num{display:block;line-height:1em;margin:0.0em 0.1em;border-bottom:1px solid}.mw-parser-output .sfrac .den{display:block;line-height:1em;margin:0.1em 0.1em}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);clip-path:polygon(0px 0px,0px 0px,0px 0px);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px}⁠ F / a ⁠$	$Ф = ⁠ Вт \cdot а / г ⁠$	$F = м \cdot а$
Система	Британская гравитация (BG)	Английский инжиниринг (EE)	Абсолютный английский (AE)
Ускорение ( а )	фут/с ²	фут/с ²	фут/с ²
Масса ( м )	слизняк	фунт-масса	фунт
Сила ( Ф ), вес ( Вт )	фунт	фунт-сила	фунт
Давление ( р )	фунт на квадратный дюйм	фунт-сила на квадратный дюйм	фунт на квадратный фут

Фунт как единица массы

Когда фунт используется в качестве единицы массы, ядро согласованной системы аналогично и функционально эквивалентно соответствующим подмножествам Международной системы единиц (СИ), использующим метр, килограмм и секунду (МКС), а также более ранний сантиметр. –грамм–секундная система единиц (СГС). Эту систему часто называют Абсолютной английской системой . ^{[ нужна ссылка ]}

В этой подсистеме единицей силы является производная единица, известная как паундаль . ^[1]

\mathrm {1\,pdl} =\mathrm {1\,lb{\cdot }ft/s^{2}} .

Международным стандартным обозначением фунта как единицы массы, а не силы, является фунт. ^[5]

Эверетт (1861) предложил метрические дин и эрг в качестве единиц силы и энергии в системе FPS.

«Словарь мер» Латимера Кларка (1891 г.) содержит celo (ускорение), vel или velo (скорость) и пульс (импульс) в качестве предлагаемых названий абсолютных единиц FPS.

Фунт как единица силы

Техническая FPS или гравитационная система ^[6] или Британская гравитационная система — это последовательный вариант системы FPS, наиболее распространенной среди инженеров США. В качестве фундаментальной единицы силы он принимает фунт-силу , а не фунт как фундаментальную единицу массы.

В этой подсистеме единицей массы является производная единица, известная как слизень . ^[1]

\mathrm {1\,slug} =\mathrm {1\,lbf{\cdot }s^{2}/ft} .

В контексте гравитационной системы FPS фунт-сила (фунт-сила) иногда называется фунтом (фунт).

Фунт-сила как единица силы и фунт-масса как единица массы

Другой вариант системы FPS использует как фунт-массу, так и фунт-силу, но не использует ни пулю, ни паундаль. Полученную систему иногда также называют английской инженерной системой . Несмотря на свое название, система основана на общепринятых единицах измерения США; он не используется в Англии. ^[6]

Другие подразделения

Молярные единицы

Единицей вещества в системе FPS является фунт-моль (фунт-моль) = 273,16 × 10. ²⁴. До тех пор, пока СИ не решила принять грамм-моль, моль напрямую производился от единицы массы как (единица массы)/(атомная единица массы). Единица измерения (фунт-сила⋅с ²/фут)-моль также фигурирует в прежнем определении атмосферы.

Электромагнитные блоки

Электростатические и электромагнитные системы происходят главным образом от единиц длины и силы. По сути, это готовые расширения любой системы, содержащей длину, массу и время. Стивен Дреснер ^[7] дает производные электростатические и электромагнитные единицы как в системах фут-фунт-секунда, так и в системах фут-слизень-секунда. На практике они больше всего связаны с системой сантиметр-грамм-секунда. В «Международных критических таблицах» 1929 года указаны символы и системы fpse = электростатическая система FPS и fpsm = электромагнитная система FPS. При пересчете на оплату указаны следующие данные. В Справочнике CRC по химии и физике 1979 г. (издание 60) fpse и fpsm также указаны как стандартные сокращения.

Электромагнитный FPS (EMU, стат-): 1 единица fpsm = 117,581866 единиц cgsm (био-секунда) ^{[ нужны разъяснения ]}
Электростатический ФПС (ЭСУ, аб-): 1 единица кадра в секунду = 3583,8953 единицы cgse (Франклин); 1 единица кадра в секунду = 1,1954588×10 ⁻⁷ абс кулон

Единицы света

Свеча . и фут-свеча были первыми определенными единицами света, определенными в Законе о городском газе (1860 г.) ^[8] Фут-свеча — это интенсивность света стандартной свечи на расстоянии одного фута . Единицы были признаны на международном уровне в 1881 году и приняты в метрическую систему. ^[9]

Конверсии

Наряду с тем фактом, что термин «вес» используется для обозначения силы гравитации в некоторых технических контекстах (физика, техника) и массы в других (торговля, право), ^[10] и что на практике это различие часто не имеет значения, сосуществование вариантов системы FPS вызывает путаницу в отношении природы единицы «фунт». Однако его отношение к международным метрическим единицам выражается в килограммах, а не в ньютонах, и раньше оно определялось с помощью прототипа массы, который нужно было сравнивать с весами с двумя чашками , которые не зависят от местных гравитационных различий.

В июле 1959 года различные национальные стандарты фута и фунта эвердупуа были заменены международным футом, равным ровно 0,3048 м , и международным фунтом, равным ровно 0,453 592,37 , что кг сделало преобразование между системами вопросом простой арифметики. Преобразование фунталя определяется как 1 pdl = 1 фунт·фут/с. ² = 0,138 254 954 376 Н (точно). ^[1]

Чтобы преобразовать абсолютную и гравитационную системы FPS, необходимо зафиксировать стандартное ускорение g , которое связывает фунт с фунт-силой. ^{[ нужна ссылка ]}

1\,{\text{lbf}}=1\,{\text{lb}}\cdot g

Хотя g строго зависит от местоположения человека на поверхности Земли, с 1901 года в большинстве случаев оно традиционно фиксируется точно на уровне = _g0 9,806 · 65 м/с. ² ≈ 32,174 05 фут/с ². ^[1]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Кардарелли, Франсуа (2003), «Система фут-фунт-секунда (FPS)» , Энциклопедия научных единиц, весов и мер: их эквиваленты и происхождение в системе СИ , Springer, стр. 51–55 , ISBN 978-1-85233-682-0 .
^ Хендерсон, Джеймс Б.; Годфри, К. (1924), «Система Страуда в преподавании динамики», The Mathematical Gazette , 12 (170): 99–105, doi : 10.2307/3604647 , JSTOR 3604647 , S2CID 125929042 .
^ Комингс, РЭБ (1940). «Английские инженерные единицы и их размеры». Промышленная и инженерная химия . 32 (7): 984–987. дои : 10.1021/ie50367a028 .
^ Клинкенберг, Адриан (1969). «Американская инженерная система единиц и ее размерная константа g _c ». Промышленная и инженерная химия . 61 (4): 53–59. дои : 10.1021/ie50712a010 .
^ IEEE Std 260.1-2004, Стандартные буквенные обозначения IEEE для единиц измерения (единицы СИ, обычные единицы дюйм-фунт и некоторые другие единицы)
^ Перейти обратно: ^а ^б Коулсон, Дж. М.; Ричардсон, Дж. Ф.; Бэкхерст, младший; Харкер, Дж. Х. (8 ноября 1999 г.). Химическая инженерия, том 1: Поток жидкости, теплопередача и массоперенос . Эльзевир Наука. ISBN 978-0-7506-4444-0 .
^ Дреснер, Стивен (1971). Единицы измерения . Нью-Йорк: Гастингс Хаус. стр. 193–205.
^ Джеррард, Х.Г. (1985). Словарь научных единиц . Лондон: Чепмен и Холл. п. 24. ISBN 0412281007 .
^ Фенна, Дональд (2003), Словарь мер и весов , ISBN 978-0-19-860522-5
^ Федеральный стандарт NIST 376B , стр. 13. Архивировано 16 августа 2010 г. в Wayback Machine.

[cardarelli-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Кардарелли, Франсуа (2003), «Система фут-фунт-секунда (FPS)» , Энциклопедия научных единиц, весов и мер: их эквиваленты и происхождение в системе СИ , Springer, стр. 51–55 , ISBN 978-1-85233-682-0 .

[2] Хендерсон, Джеймс Б.; Годфри, К. (1924), «Система Страуда в преподавании динамики», The Mathematical Gazette , 12 (170): 99–105, doi : 10.2307/3604647 , JSTOR 3604647 , S2CID 125929042 .

[3] Комингс, РЭБ (1940). «Английские инженерные единицы и их размеры». Промышленная и инженерная химия . 32 (7): 984–987. дои : 10.1021/ie50367a028 .

[4] Клинкенберг, Адриан (1969). «Американская инженерная система единиц и ее размерная константа g _c ». Промышленная и инженерная химия . 61 (4): 53–59. дои : 10.1021/ie50712a010 .

[5] IEEE Std 260.1-2004, Стандартные буквенные обозначения IEEE для единиц измерения (единицы СИ, обычные единицы дюйм-фунт и некоторые другие единицы)

[cr-6] Перейти обратно: ^а ^б Коулсон, Дж. М.; Ричардсон, Дж. Ф.; Бэкхерст, младший; Харкер, Дж. Х. (8 ноября 1999 г.). Химическая инженерия, том 1: Поток жидкости, теплопередача и массоперенос . Эльзевир Наука. ISBN 978-0-7506-4444-0 .

[7] Дреснер, Стивен (1971). Единицы измерения . Нью-Йорк: Гастингс Хаус. стр. 193–205.

[8] Джеррард, Х.Г. (1985). Словарь научных единиц . Лондон: Чепмен и Холл. п. 24. ISBN 0412281007 .

[9] Фенна, Дональд (2003), Словарь мер и весов , ISBN 978-0-19-860522-5

[10] Федеральный стандарт NIST 376B , стр. 13. Архивировано 16 августа 2010 г. в Wayback Machine.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]