Systém Foot-Pound-Second - Foot–pound–second system

The systém stopa-libra-sekunda nebo FPS systém je systém jednotek postavený na třech základních jednotkách: chodidlo pro délka, (avoirdupois) libra buď Hmotnost nebo platnost (viz níže) a druhý pro čas.^[1]

Varianty

Souhrnně byly varianty systému FPS nejběžnějším systémem v technických publikacích v angličtině až do poloviny 20. století.^[1]

Lze se vyhnout chybám a překladu mezi systémy usnadnit označení všech fyzických veličin konzistentně s jejich jednotkami. Zejména v kontextu systému FPS je toto někdy známé jako Stroud systém po William Stroud, který ji popularizoval.^[2]

Tři přístupy k anglickým jednotkám hmotnosti a síly nebo hmotnosti^[3]^[4]
Základna	Platnost	Hmotnost	Hmotnost
2. zákon pohybu	$m = F / A$	$F = Ž \cdot A / G$	$F = m \cdot A$
Systém	British Gravitational (BG)	English Engineering (EE)	Absolutní angličtina (AE)
Akcelerace (A)	ft / s²	ft / s²	ft / s²
Hmotnost (m)	slimák	hmotnost libry	libra
Platnost (F), hmotnost (Ž)	libra	libra síla	bušit
Tlak (str)	liber na čtvereční palec	liber síla na čtvereční palec	bušit na čtvereční stopu

Libra jako hmotnostní jednotka

Když se libra používá jako jednotka hmotnosti, jádro koherentního systému je podobné a funkčně ekvivalentní odpovídajícím podmnožinám Mezinárodní systém jednotek (SI), pomocí metr, kilogram a druhý (MKS) a dřívější centimetr – gram – sekundový systém jednotek (CGS).

V tomto subsystému jednotka platnost je odvozená jednotka známá jako bušit.^[1]

{ displaystyle 1 , { text {pdl}} = 1 , { text {lb}} cdot 1 , { frac { text {ft}} {{ text {s}} ^ {2 }}}}

Mezinárodní standardní symbol pro libru jako jednotku hmotnosti namísto síly je lb.^[5]

Everett (1861) navrhl metriku dyne a erg jako jednotky síly a energie v systému FPS.

Obsahuje „Slovník opatření“ Latimera Clarka (1891) celo (akcelerace), vel nebo velo (rychlost) a puls (hybnost) jako navrhované názvy pro absolutní jednotky FPS.

Libra síla jako jednotka síly

The technický nebo gravitační FPS systém,^[6] je koherentní varianta systému FPS, která je nejběžnější mezi inženýry ve Spojených státech. Trvá to libra síla jako základní jednotka síly místo libry jako základní jednotka hmotnosti.

V tomto subsystému je jednotkou hmotnosti odvozená jednotka známá jako slimák.^[1]

{ displaystyle 1 , { text {slug}} = 1 , { text {lbf}} cdot 1 , { frac {{ text {s}} ^ {2}} { text {ft }}}}

V kontextu gravitačního systému FPS se libra síla (lbf) někdy označuje jako libra (lb).

Libra jako silová jednotka

Další varianta systému FPS používá jak libru, tak libru, ale ani slimák, ani libra. Výsledný systém není koherentní, postrádá elektrické nebo molární jednotky a je někdy také známý jako Britský inženýrský systém, i když se dnes v EU používá jen zřídka Spojené království.^[6]

Ostatní jednotky

Molární jednotky

Jednotkou látky v systému FPS je libra-mol (lb-mol) = 273.16×10²⁴. Dokud se SI nerozhodlo přijmout gram-mol, byl mol přímo odvozen z hmotnostní jednotky jako (hmotnostní jednotka) / (atomová hmotnostní jednotka). Jednotka (lbf⋅s²/ ft) -mol se také objevuje v dřívější definici atmosféry.

Elektromagnetické jednotky

Elektrostatické a elektromagnetické systémy jsou odvozeny převážně od jednotek délky a síly. Jedná se tedy o hotová rozšíření jakéhokoli systému obsahujícího délku, hmotnost a čas. Stephen Dresner^[7] dává odvozené elektrostatické a elektromagnetické jednotky v systémech Foot-Pound-Second a Foot-Slug-Second. V praxi jsou tyto systémy nejvíce spojeny se systémem centimetr – gram – sekunda. „Mezinárodní kritické tabulky“ z roku 1929 uvádějí symboly a systémy fpse = FPS elektrostatický systém a fpsm = FPS elektromagnetický systém. Pod přepočtem za poplatek jsou uvedeny následující. CRC Handbook of Chemistry and Physics 1979 (vydání 60) také uvádí fpse a fpsm jako standardní zkratky.

Elektromagnetické FPS (EMU, stat-): 1 fpsm jednotka = 117,581866 cgsm jednotka (Biot-sekunda)^{[je zapotřebí objasnění ]}
Elektrostatický FPS (ESU, ab-): 1 jednotka fpse = 3583,8953 jednotka cgse (Franklin); 1 jednotka fpse = 1,1954588 × 10⁻⁶ abs coulomb

Jednotky světla

The svíčka a svíčka na nohy byly první definované jednotky světla definované v zákoně o metropolitním plynu (1860).^[8] Svíčka na nohy je intenzita světla na jedné noze od a standardní svíčka. Jednotky byly mezinárodně uznány v roce 1881 a přijaty do metrického systému.^[9]

Převody

Spolu se skutečností, že termín „váha“ se používá pro gravitační sílu v některých technických kontextech (fyzika, strojírenství) a pro hmotnost v jiných (obchod, právo),^[10] a že na rozlišování v praxi často nezáleží, koexistence variant systému FPS způsobuje zmatek ohledně podstaty jednotkové „libry“. Jeho vztah k mezinárodním metrickým jednotkám je vyjádřen v kilogramech, nikoli v newtonech, a v dřívějších dobách byl definován pomocí hromadného prototypu, který má být porovnán s vyvážení dvou pánví což je agnostik místních gravitačních rozdílů.

V červenci 1959 byly různé národní standardy únosu a avoirdupois libry nahrazeny přesně mezinárodním úpatím 0,3048 m a mezinárodní libra přesně 0.45359237 kg, takže převod mezi systémy je otázkou jednoduché aritmetiky. Přepočet pro libru je dán 1 pdl = 1 lb · ft / s² = 0.138254954376 N (přesně).^[1]

Pro převod mezi absolutním a gravitačním systémem FPS je třeba opravit standardní zrychlení G který souvisí libru s librovou silou.^{[Citace je zapotřebí ]}

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

Zatímco G přísně závisí na poloze člověka na povrchu Země, protože od roku 1901 je ve většině kontextů konvenčně přesně zafixován G₀ = 9.80665 slečna² ≈ 32.17405 ft / s².^[1]

Viz také

Reference

^ ^A ^b ^C ^d ^E ^F Cardarelli, François (2003), „Systém Foot-Pound-Second (FPS)“, Encyklopedie vědeckých jednotek, vah a měr: jejich ekvivalence a počátky v SI, Springer, str.51–55, ISBN 978-1-85233-682-0.
^ Henderson, James B .; Godfrey, C. (1924), „Stroudův systém dynamiky výuky“, Matematický věstník, 12 (170): 99–105, JSTOR 3604647.
^ Comings, E. W. (1940). "Anglické technické jednotky a jejich rozměry". Průmyslová a inženýrská chemie. 32 (7): 984–987. doi:10.1021 / ie50367a028.
^ Klinkenberg, Adrian (1969). „Americký inženýrský systém jednotek a jeho dimenzionální konstanta g_C". Průmyslová a inženýrská chemie. 61 (4): 53–59. doi:10.1021 / ie50712a010.
^ IEEE Std 260.1 ™ -2004, standardní symboly písmen IEEE pro jednotky měření (jednotky SI, obvyklé jednotky Pound-Pound a některé další jednotky)
^ ^A ^b J. M. Coulson, J. F. Richardson, J. R. Backhurst, J. H. Harker: Coulson & Richardson's Chemické inženýrství: Tok tekutin, přenos tepla a přenos hmoty.
^ Dresner, Stephen (1971). Jednotky měření. New York: Hastings House. 193–205.
^ Jerrard, HG (1985). Slovník vědeckých jednotek. London: Chapman and Hall. p. 24. ISBN 0412281007.
^ Fenna, Donald (2003), Slovník vah a měr, ISBN 978-0-19-860522-5
^ Federální standard NIST 376B , str. 13. Archivováno 16. srpna 2010, v Wayback Machine

[cardarelli-1] A ^b ^C ^d ^E ^F Cardarelli, François (2003), „Systém Foot-Pound-Second (FPS)“, Encyklopedie vědeckých jednotek, vah a měr: jejich ekvivalence a počátky v SI, Springer, str.51–55, ISBN 978-1-85233-682-0.

[2] Henderson, James B .; Godfrey, C. (1924), „Stroudův systém dynamiky výuky“, Matematický věstník, 12 (170): 99–105, JSTOR 3604647.

[3] Comings, E. W. (1940). "Anglické technické jednotky a jejich rozměry". Průmyslová a inženýrská chemie. 32 (7): 984–987. doi:10.1021 / ie50367a028.

[4] Klinkenberg, Adrian (1969). „Americký inženýrský systém jednotek a jeho dimenzionální konstanta g_C". Průmyslová a inženýrská chemie. 61 (4): 53–59. doi:10.1021 / ie50712a010.

[5] IEEE Std 260.1 ™ -2004, standardní symboly písmen IEEE pro jednotky měření (jednotky SI, obvyklé jednotky Pound-Pound a některé další jednotky)

[cr-6] A ^b J. M. Coulson, J. F. Richardson, J. R. Backhurst, J. H. Harker: Coulson & Richardson's Chemické inženýrství: Tok tekutin, přenos tepla a přenos hmoty.

[7] Dresner, Stephen (1971). Jednotky měření. New York: Hastings House. 193–205.

[8] Jerrard, HG (1985). Slovník vědeckých jednotek. London: Chapman and Hall. p. 24. ISBN 0412281007.

[9] Fenna, Donald (2003), Slovník vah a měr, ISBN 978-0-19-860522-5

[10] Federální standard NIST 376B , str. 13. Archivováno 16. srpna 2010, v Wayback Machine

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]