Фунт (сила)
Гравитационное притяжение Земли к массе в один фунт
Найдите значение термина фунт-сила  или фунт в Викисловаре, бесплатном словаре.
Фунт-сила
Система единицАнглийские инженерные единицы , Британская гравитационная система
Символфунт-сила
Конверсии
1 фунт-сила в ...... равно ...
   Единицы СИ   4.448222  с.ш.
   Единицы СГС   444,822.2  дин
   Абсолютная английская система   32.17405  пдл

Фунт силы или фунт-сила (обозначение: lbf , [1] иногда lb f , [2] ) — единица силы , используемая в некоторых системах измерений , включая английские инженерные единицы [a] и систему фут-фунт-секунда . [3]

Фунт-силу не следует путать с фунтом-массой (lb), часто называемым просто «фунтом», 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 гравитационной силе, действующей на массу в один фунт эвердьюпойса на поверхности Земли . С XVIII века эта единица используется в низкоточных измерениях, для которых небольшие изменения силы тяжести Земли (которая изменяется от экватора к полюсу до половины процента) можно смело игнорировать. [4]

Однако в XX веке возникла необходимость в более точном определении, потребовав стандартизированного значения ускорения свободного падения.

Произведение фунта Эвердьюпойса и стандартной плотности

Фунт-сила является произведением одного фунта эвердьюпойса ( ровно 0,45359237 кг) и стандартного ускорения свободного падения , приблизительно 32,174049 фут/с 2 (9,80665 м/с 2 ). [5] [6] [7]

Стандартные значения ускорения стандартного гравитационного поля ( g n ) и международного фунта эвердьюпойса (lb) дают в результате фунт-силу, равную 32.174 049  ⁠фут⋅фунт/с 2⁠ (4,4482216152605 N). [б]

1 фунт-сила = 1 фунт × г н = 1 фунт × 9.80665 м с 2 / 0,3048 м футы ≈ 1 фунт × 32.174049 ф т с 2 ≈ 32.174049 ф т ⋅ л б с 2 1 фунт-сила = 1 фунт × 0,45359237 кг фунт × г н = 0,45359237 кг × 9.80665 м с 2 = 4.4482216152605 Н {\displaystyle {\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{фунт-сила}}&=1\,{\text{фунт}}\times 0,45359237\,{\tfrac {\text{кг}}{\text{фунт}}}\times г_{\text{н}}\\&=0,45359237\,{\text{кг}}\times 9,80665\,{\tfrac {\text{м}}{{\text{с}}^{2}}}\\&=4,4482216152605\,{\text{Н}}\end{aligned}}}

Это определение можно перефразировать в терминах слизняка . Слизняк имеет массу 32,174049 фунта. Фунт-сила — это количество силы, необходимое для ускорения слизняка со скоростью1 фут/с 2 , поэтому:

1 фунт-сила = 1 слизень × 1 футы с 2 = 1 слизень ⋅ футы с 2 {\displaystyle {\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}}}

Перевод в другие единицы

Единицы силы
ньютондинакилограмм-сила ,
килопонд		фунт-силафунтал
1  Н≡ 1 кг⋅м/с 2= 10 5  дин≈ 0,101 97  кп≈ 0,224 81  фунт F ≈ 7.2330 пдл
1  дин= 10 −5  Н≡ 1 г⋅см/с 2≈ 1,0197 × 10 −6  кп≈ 2,2481 × 10 −6  фунт -сила ≈ 7,2330 × 10−5  пдл​
1  кп= 9.806 65  Н= 980 665  дин≡ г n × 1 кг    ≈ 2,2046  фунта F ≈ 70.932 дол.
1  фунт F ≈ 4.448 222  С.Ш.≈ 444 822  дин≈ 0,453 59  кп≡ г n ×   1  фунт≈ 32.174 дол.
1  пдл≈ 0,138 255  Н≈ 13 825  дин≈ 0,014 098  кп≈ 0,031 081  фунт -F ≡ 1 фунт⋅ фут /с 2
Значение g n (9,806 65  м/с2 ) , как это принято в официальном определении килограмм-силы, здесь используется 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 слаг, т. е. фунт-сила- сек2 /фут. В других контекстах единица «фунт» относится к единице массы . Международным стандартным символом фунта как единицы массы является lb. [8]

Три подхода к единицам массы и силы или веса [9] [10]
База		СилаМассаМасса
2-й закон движениям = ⁠Ф/а⁠Ф = ⁠Вт ⋅ а/г⁠Ф = м ⋅ а
СистемаБГГМЭЭМАЕСГСМТССИ
Ускорение ( а )фут/с 2м/с 2фут/с 2м/с 2фут/с 2Галм/с 2м/с 2
Масса ( м )слизеньхилфунт-массакилограммфунтграммтоннакилограмм
Сила ( F ),
вес ( W )		фунткилопондфунт-силакилопондфунталдинаСфенньютон
Давление ( р )фунт на квадратный дюймтехническая атмосферафунт-сила на квадратный дюймстандартная атмосферафунт за квадратный футбарьепьезепаскаль

В «инженерных» системах (средний столбец) вес единицы массы (фунт-масса) на поверхности Земли приблизительно равен единице силы (фунт-сила). Это удобно, поскольку масса в один фунт оказывает силу в один фунт из-за гравитации. Обратите внимание, однако, что в отличие от других систем единица силы не равна единице массы, умноженной на единицу ускорения [11] — использование второго закона Ньютона , F = m ⋅ a , требует другого множителя, g c , обычно принимаемого равным 32,174049 (фунт⋅фут)/(фунт⋅с 2 ). «Абсолютные» системы являются когерентными системами единиц: используя слаг в качестве единицы массы, «гравитационная» система FPS (левый столбец) избегает необходимости в такой константе. СИ является «абсолютной» метрической системой с килограммом и метром в качестве базовых единиц.

Фунт тяги

Термин фунт тяги является альтернативным названием фунт-силы в определенных контекстах. Он часто встречается в американских источниках по реактивным двигателям и ракетной технике, некоторые из которых продолжают использовать обозначение FPS. Например, тяга, создаваемая каждым из двух твердотопливных ракетных ускорителей Space Shuttle , составляла 3 300 000 фунтов-силы (14,7  МН ), вместе 6 600 000 фунтов-силы (29,4 МН). [12] [13]

Смотрите также

Примечания и ссылки

  1. ^ Несмотря на свое название, эта система основана на традиционных единицах измерения США и используется только в США.
  2. ^ Международный фунт эвердьюпойс определяется как0,453 592 37  кг .
  1. ^ Стандартные буквенные обозначения единиц измерения IEEE (единицы СИ, общепринятые единицы дюйм-фунт и некоторые другие единицы), IEEE Std 260.1™-2004 (пересмотр IEEE Std 260.1-1993)
  2. ^ Флетчер, Лерой С.; Шоуп, Терри Э. (1978), Введение в инженерное дело, Prentice-Hall, ISBN 978-0135018583, LCCN  77024142, заархивировано из оригинала 2019-12-06 , извлечено 2017-08-03 .: 257 
  3. ^ "Масса и вес". engineeringtoolbox.com . Архивировано из оригинала 2010-08-18 . Получено 2010-08-03 .
  4. ^ Ускорение свободного падения меняется по поверхности Земли, в целом увеличиваясь от примерно 32,1 фута/с 2 (9,78 м/с 2 ) на экваторе до примерно 32,3 фута/с 2 (9,83 м/с 2 ) на полюсах.
  5. ^ BS 350 : Часть 1: 1974 Коэффициенты перевода и таблицы, Часть 1. Основы таблиц. Коэффициенты перевода . Британский институт стандартов. 1974. С. 43.
  6. ↑ В 1901 году третья CGPM, архив 2012-02-07 в Wayback Machine, заявила (вторая резолюция), что:

    Значение, принятое в Международной службе мер и весов за стандартное ускорение свободного падения Земли, равно980,665 см/с 2 , значение, уже указанное в законах некоторых стран.

    Это значение было общепринятым ориентиром для расчета килограмм-силы — единицы силы, использование которой было прекращено с введением системы СИ.

  7. ^ Барри Н. Тейлор, Руководство по использованию Международной системы единиц (СИ) , 1995, Специальная публикация NIST 811, Приложение B, примечание 24
  8. ^ IEEE Std 260.1™-2004, Стандартные буквенные обозначения IEEE для единиц измерения (единицы СИ, общепринятые единицы дюйм-фунт и некоторые другие единицы)
  9. ^ Комингс, Э. У. (1940). «Английские инженерные единицы и их размеры». Промышленная и инженерная химия . 32 (7): 984–987. doi :10.1021/ie50367a028.
  10. ^ Клинкенберг, Адриан (1969). «Американская инженерная система единиц и ее размерная константа g c ». Промышленная и инженерная химия . 61 (4): 53–59. doi :10.1021/ie50712a010.
  11. ^ Единица измерения ускорения — это единица измерения расстояния, деленная на квадрат единицы измерения времени.
  12. ^ "Космические ракеты-носители - Space Shuttle". www.braeunig.us . Архивировано из оригинала 6 апреля 2018 г. . Получено 16 февраля 2018 г. . Тяга: комбинированная тяга 29,36 МН SL (максимальная тяга при запуске снижается на 1/3 через 50 с)
  13. ↑ Ричард Мартин (12 января 2001 г.). «Из России, с 1 миллионом фунтов тяги». wired.com . Архивировано из оригинала 25 сентября 2019 г. . Получено 25 ноября 2019 г. .

Общие источники

  • Оберт, Эдвард Ф. (1948). Термодинамика . Нью-Йорк: DJ Leggett Book Company. Глава I «Обзор измерений и единиц», стр. 1-24.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pound_(force)&oldid=1253916166"