Фунт (сила)

Фунт-сила
Фунт-сила
Система единиц	Английские инженерные единицы , Британская гравитационная система
Символ	фунт-сила
Конверсии
1 фунт в...	... равно...
единицы СИ	4,448222 Н
единицы СГС	444 822,2 мужчины
Абсолютная английская система	32,17405 пдл

Фунт силы или фунт-сила (обозначение: lbf , ^[1] иногда фунт- _ф , ^[2]) — единица силы , используемая в некоторых системах измерения , включая английские инженерные единицы. ^[а] и система фут-фунт-секунда . ^[3]

Фунт-силу не следует путать с фунтом-массой (фунт), часто называемым просто «фунт», который является единицей массы ; их также не следует путать с фут-фунтом (ft⋅lbf), единицей энергии , или фунт-футом (lbf⋅ft), единицей крутящего момента .

Определения

Фунт-сила равна силе гравитации, действующей на массу в один эвердупуа-фунт на поверхности Земли . С 18 века эта единица используется для измерений низкой точности, при которых небольшими изменениями силы тяжести Земли (которая варьируется от экватора к полюсу до полупроцента) можно смело пренебречь. ^[4]

Однако в 20-м веке возникла необходимость в более точном определении, требующем стандартизированного значения ускорения свободного падения.

Произведение фунта эвердупуа и стандартной силы тяжести

Фунт-сила — это произведение одного фунта эвердупуа ( точно 0,45359237 кг) и стандартного ускорения силы тяжести , примерно 32,174049 футов/с. ² (9,80665 м/с ²). ^[5]^[6]^[7]

Стандартные значения ускорения стандартного гравитационного поля ( g _n ) и международного фунта эвердупуа (lb) приводят к фунт-силе, равной 32.174 049 ⁠ фут⋅фунт / с ²⁠ (4,4482216152605 Н). ^[б]

${\begin{aligned}1\,{\text{lbf}}&=1\,{\text{lb}}\times g_{\text{n}}\\&=1\,{\text{lb}}\times 9.80665\,{\tfrac {\text{m}}{{\text{s}}^{2}}}/0.3048\,{\tfrac {\text{m}}{\text{ft}}}\\&\approx 1\,{\text{lb}}\times 32.174049\,\mathrm {\tfrac {ft}{s^{2}}} \\&\approx 32.174049\,\mathrm {\tfrac {ft{\cdot }lb}{s^{2}}} \\1\,{\text{lbf}}&=1\,{\text{lb}}\times 0.45359237\,{\tfrac {\text{kg}}{\text{lb}}}\times g_{\text{n}}\\&=0.45359237\,{\text{kg}}\times 9.80665\,{\tfrac {\text{m}}{{\text{s}}^{2}}}\\&=4.4482216152605\,{\text{N}}\end{aligned}}$

Это определение можно перефразировать в терминах пули . Пуля имеет массу 32,174049 фунтов. Фунт-сила — это величина силы, необходимая для ускорения пули со скоростью 1 фут/с. ², так:

${\begin{aligned}1\,{\text{lbf}}&=1\,{\text{slug}}\times 1\,{\tfrac {\text{ft}}{{\text{s}}^{2}}}\\&=1\,{\tfrac {{\text{slug}}\cdot {\text{ft}}}{{\text{s}}^{2}}}\end{aligned}}$

Преобразование в другие единицы

Единицы силы
v т и	Ньютон	дина	килограмм-сила , килопонд	фунт-сила	фунт
1 Н	≡ 1 кг⋅м/с ²	= 10 ⁵ мужчина	≈ 0,101 97 кп	≈ 0,224 81 фунт _F	≈ 7,2330 фунтов
1 человек	= 10 ⁻⁵ Н	≡ 1 г⋅см/с ²	≈ 1.0197 × 10 ⁻⁶ КП	≈ 2.2481 × 10 ⁻⁶ фунт _Ф	≈ 7.2330 × 10 ⁻⁵ пдл
1 кп	= 9,806 65 Н	= 980 665 мужчин	≡ g _n × 1 kg	≈ 2,2046 фунта _Ф	≈ 70,932 фунтов
1 фунт _Ф	≈ 4,448 222 Н	≈ 444 822 мужчины	≈ 0,453 59 кп	≡ г _н × 1 фунт	≈ 32,174 фунта
1 пдл	≈ 0,138255 Н	≈ 13 825 человек	≈ 0,014 098 кп	≈ 0,031 081 фунт- _фут	≡ 1 фунт⋅ фут /с ²
Значение g _н ( 9,806 · 65 м/с ²), используемый в официальном определении килограмма-силы, используется здесь для всех гравитационных единиц.

Системы единиц фут-фунт-секунда (FPS)

В некоторых контекстах термин «фунт» используется почти исключительно для обозначения единицы силы, а не единицы массы. В этих приложениях предпочтительной единицей массы является пуля, т. е. фунт-сила⋅с. ²/фут. В других контекстах единица «фунт» относится к единице массы . Международный стандарт фунта как единицы массы — фунт. ^[8]

Три подхода к единицам массы и силы или веса ^[9]^[10]
v т и База	Сила		Масса		Масса
2-й закон движения	$м = ⁠ F / a ⁠$		$Ф = ⁠ Вт \cdot а / г ⁠$		$F = м \cdot а$
Система	БГ	ГМ	ЭЭ	М	НО	СГС	МТС	И
Ускорение ( а )	фут/с ²	РС ²	фут/с ²	РС ²	фут/с ²	Гал	РС ²	РС ²
Масса ( м )	слизняк	вой	фунт-масса	килограмм	фунт	грамм	тонна	килограмм
Сила ( Ф ), вес ( Вт )	фунт	килопонд	фунт-сила	килопонд	фунт	дина	стен	Ньютон
Давление ( р )	фунт на квадратный дюйм	техническая атмосфера	фунт-сила на квадратный дюйм	стандартная атмосфера	фунт на квадратный фут	барьер	Пьезе	паскаль

В «инженерных» системах (средний столбец) вес единицы массы (фунт-масса) на поверхности Земли примерно равен единице силы (фунт-сила). Это удобно, потому что масса в один фунт оказывает силу тяжести в один фунт. Однако обратите внимание, что в отличие от других систем единица силы не равна единице массы, умноженной на единицу ускорения. ^[11]- использование закона Ньютона второго F = m ⋅ a требует еще одного коэффициента g _c , который обычно принимается равным 32,174049 (фунт-фут)/(фунт-сила-с). ²). «Абсолютные» системы представляют собой последовательные системы единиц: используя пулю в качестве единицы массы, «гравитационная» система FPS (левый столбец) позволяет избежать необходимости в такой константе. СИ . — это «абсолютная» метрическая система, в которой килограмм и метр являются базовыми единицами

Фунт тяги

Термин «фунт тяги» является альтернативным названием фунт-сила в определенных контекстах. Его часто можно увидеть в американских источниках по реактивным двигателям и ракетной технике, некоторые из которых продолжают использовать обозначение FPS. Например, тяга, создаваемая каждым из космического корабля «Шаттл двух твердотопливных ракетных ускорителей », составляла 3 300 000 фунтов силы (14,7 МН ), а вместе — 6 600 000 фунтов силы (29,4 МН). ^[12]^[13]

См. также

Фут-фунт (энергия)
Ваша сила
Кип (единица измерения)
Масса в общей теории относительности
Масса в специальной теории относительности
Масса и вес для разницы между двумя физическими свойствами
Ньютон
Паундаль
Фунт на квадратный дюйм — единица давления.

Примечания и ссылки

^ Несмотря на название, эта система основана на обычных единицах измерения США и используется только в США.
^ Международный фунт эвердупуа ровно 0,453 592,37 . кг равен

^ Стандартные буквенные символы IEEE для единиц измерения (единицы СИ, обычные единицы дюйм-фунт и некоторые другие единицы), IEEE Std 260.1 ™-2004 (пересмотр стандарта IEEE 260.1-1993)
^ Флетчер, Лерой С.; Шуп, Терри Э. (1978), Введение в инженерное дело , Прентис-Холл, ISBN 978-0135018583 , LCCN 77024142 , заархивировано из оригинала 6 декабря 2019 г. , получено 03 августа 2017 г. . ^: 257
^ «Масса и вес» . Engineeringtoolbox.com . Архивировано из оригинала 18 августа 2010 г. Проверено 3 августа 2010 г.
^ Ускорение силы тяжести варьируется по поверхности Земли, обычно увеличиваясь примерно с 32,1 фута в секунду. ² (9,78 м/с ²) на экваторе примерно до 32,3 фута/с. ² (9,83 м/с ²) на полюсах.
^ BS 350: Часть 1: 1974 Коэффициенты пересчета и таблицы, Часть 1. Основа таблиц. Коэффициенты пересчета . Британский институт стандартов. 1974. с. 43.
^ В 1901 году третья CGPM, заархивированная 7 февраля 2012 г. в Wayback Machine, заявила (вторая резолюция), что:
Значение, принятое Международной службой мер и весов для стандартного ускорения силы тяжести Земли, составляет 980,665 см/с. ², значение уже указано в законах некоторых стран.

Это значение было общепринятым эталоном для расчета килограмма-силы , единицы силы, использование которой устарело с момента введения системы СИ.
^ Барри Н. Тейлор, Руководство по использованию международной системы единиц (СИ) , 1995, Специальная публикация NIST 811, Приложение B, примечание 24.
^ IEEE Std 260.1™-2004, Стандартные буквенные обозначения IEEE для единиц измерения (единицы СИ, обычные единицы дюйм-фунт и некоторые другие единицы)
^ 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 .
^ Единица ускорения — это единица расстояния, деленная на единицу времени, возведенную в квадрат.
^ «Космические пусковые установки – космические челноки» . www.braeunig.us . Архивировано из оригинала 6 апреля 2018 года . Проверено 16 февраля 2018 г. Тяга: комбинированная 29,36 МН SL (максимальная тяга при запуске снижается на 1/3 через 50 с)
^ Ричард Мартин (12 января 2001 г.). «Из России с тягой в 1 миллион фунтов» . проводной.com . Архивировано из оригинала 25 сентября 2019 года . Проверено 25 ноября 2019 г.

Общие источники

Оберт, Эдвард Ф. (1948). Термодинамика . Нью-Йорк: Книжная компания DJ Leggett. Глава I «Обзор размеров и единиц», стр. 1-24.

[3] Несмотря на название, эта система основана на обычных единицах измерения США и используется только в США.

[9] Международный фунт эвердупуа ровно 0,453 592,37 . кг равен

[1] Стандартные буквенные символы IEEE для единиц измерения (единицы СИ, обычные единицы дюйм-фунт и некоторые другие единицы), IEEE Std 260.1 ™-2004 (пересмотр стандарта IEEE 260.1-1993)

[isbn_978-0135018583-2] Флетчер, Лерой С.; Шуп, Терри Э. (1978), Введение в инженерное дело , Прентис-Холл, ISBN 978-0135018583 , LCCN 77024142 , заархивировано из оригинала 6 декабря 2019 г. , получено 03 августа 2017 г. . ^: 257

[4] «Масса и вес» . Engineeringtoolbox.com . Архивировано из оригинала 18 августа 2010 г. Проверено 3 августа 2010 г.

[5] Ускорение силы тяжести варьируется по поверхности Земли, обычно увеличиваясь примерно с 32,1 фута в секунду. ² (9,78 м/с ²) на экваторе примерно до 32,3 фута/с. ² (9,83 м/с ²) на полюсах.

[BS350-6] BS 350: Часть 1: 1974 Коэффициенты пересчета и таблицы, Часть 1. Основа таблиц. Коэффициенты пересчета . Британский институт стандартов. 1974. с. 43.

[7] В 1901 году третья CGPM, заархивированная 7 февраля 2012 г. в Wayback Machine, заявила (вторая резолюция), что:
Значение, принятое Международной службой мер и весов для стандартного ускорения силы тяжести Земли, составляет 980,665 см/с. ², значение уже указано в законах некоторых стран.

Это значение было общепринятым эталоном для расчета килограмма-силы , единицы силы, использование которой устарело с момента введения системы СИ.

[8] Барри Н. Тейлор, Руководство по использованию международной системы единиц (СИ) , 1995, Специальная публикация NIST 811, Приложение B, примечание 24.

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

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

[12] 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 .

[13] Единица ускорения — это единица расстояния, деленная на единицу времени, возведенную в квадрат.

[14] «Космические пусковые установки – космические челноки» . www.braeunig.us . Архивировано из оригинала 6 апреля 2018 года . Проверено 16 февраля 2018 г. Тяга: комбинированная 29,36 МН SL (максимальная тяга при запуске снижается на 1/3 через 50 с)

[15] Ричард Мартин (12 января 2001 г.). «Из России с тягой в 1 миллион фунтов» . проводной.com . Архивировано из оригинала 25 сентября 2019 года . Проверено 25 ноября 2019 г.

[1]

[2]

[а]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[б]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]