16

Данный:

Мой термодинамический текст гласит:

В системе единиц СИ, блок сила является ньютон ( $N$ ), и оно определяется как сила , необходимая для ускорения массы $1\cdot kg$ со скоростью $1\cdot\frac{m}{s^2}$ . В английской системе, блок сила фунт-сила ( $lbf$ ) и определяется как силанеобходимая для ускорения массу $32.174\cdot lbm$ (1) пули со скоростью $1\cdot\frac{ft}{s^2}$ . То есть...

1 \cdot N = 1 \cdot k g \times 1 \cdot \frac{м}{s^{2}}

$1\cdot N = 1\cdot kg\times1\cdot\frac{m}{s^2}$

1 \cdot L б е знак равно 32,174 \cdot L б м \cdot \times 1 \cdot \frac{е T}{s^{2}}

$1\cdot lbf = 32.174\cdot lbm\cdot\times1\cdot\frac{ft}{s^2}$

Вопрос:

Для всех практических целей, например, в условиях STP или близко к нему, например, когда мы имеем закругленное ускорение на уровне моря из-за силы тяжести , могу ли я просто думать оследующим образом ... $32.2\frac{ft}{s^2}$ $(101\cdot kPa)$ $lbf$

W знак равно 1 \cdot L б е знак равно 1 \cdot L б м \times 32,174 \cdot \frac{е T}{s^{2}}

$W=1\cdot lbf=1\cdot lbm \times 32.174\cdot\frac{ft}{s^2}$

и что для веса объекта , имеющая массу (также на уровне моря) в системе единиц СИ , как ... $1\cdot kg$

W = 9.81 \cdot N = 1 \cdot k g \times 9.81 \cdot \frac{m}{s^{2}}

$W=9.81\cdot N=1\cdot kg\times9.81\cdot\frac{m}{s^2}$

Да или нет и почему?

mechanical-engineering thermodynamics international Жюль Мэнсон
источник

Я не уверен, что означает «условия STP». Вы можете уточнить?

AndyT

2

@AndyT STP обозначает стандартную температуру и давление. У этого есть точное определение, но это в основном означает комнатную температуру на уровне моря.

Крис Мюллер

2

Я сделал свою основную физику в 1960-х годах с чрезвычайно запутывающей и сбивающей с толку массой фунта, силой фунта, фунтом и стопой. Слизень был спасителем на короткий срок. Затем в конце 60-х годов появилась СИ с ньютоном и килограммом метра в секунду, и все стало светло !! Потратил свою карьеру в качестве учителя физики, но не подумал бы об этом, кроме простоты СИ!

Грэм

12

не является базовой единицей. Слизень - это базовая единица. $Lb_m$

$32.2\ lb_m = 1\ slug$

Чтобы преобразовать в : $1\ lb_m$ $lb_f$

$1\ lb_m * \frac{1\ slug}{32.2\ lb_m} * 32.2 \frac{ft}{s^2} = 1\ lb_f$

Поэтому даст на Земле в STP. $1\ lb_m$ $1\ lb_f$

Это видео отлично объясняет это.

Джеймс Керлин
источник

2

Этот ответ неверен. Слизняк не является базовой единицей массы в обычной системе США. Фунт (масса) есть. Слизень - довольно позднее изобретение американских ученых и инженеров, которые увидели преимущество

(по сравнению с

, который является формой второго закона Ньютона, когда сила в фунтах-силах, масса в фунтов, а ускорение в футах в секунду в квадрате). Фунт был вокруг очень долго. Слизняк еще не век.

F = m a

$F=ma$

F = k m a

$F=kma$

Дэвид

6

Учебник неполный. Закон Ньютона обычно пишется как . Единица СИ массы является и что силы является . Одним из преимуществ СИ является то, что он проясняет различие между массой и силой (особенно весом). В старой британской имперской системе есть несколько вариантов: $F=ma$ $kg$ $N$

мы можем измерить массу в фунтах_массах ; соответствующая единица силы - это редко используемый фунт . $lbm$ $pdl$
мы можем измерить силу в pounds_force ; соответствующая единица массы является . $lbf$ $slug$

$lbm$ $lbf$ $F=ma/g$

rdt2
источник

4

1 фунт массы - это та масса, которая весит 1 фунт в 1 г силы тяжести. В большинстве практических случаев масса фунта и масса фунта определяют одинаковое количество вещества на поверхности земли.

Чтобы определить массу фунта, мы переставляем закон Ньютона F = mA в

m = F / A

затем включите детали, чтобы получить массу фунта:

1 фунт массы = (1 фунт силы) / (32,174 фут / с²)

Олин Латроп
источник

4

Кажется, здесь есть некоторая путаница. В английской (или американской) системе «официальной» мерой массы является слизняк. Оказывается, 32,2 фунта = 1 пуля. Таким образом, чтобы подключиться к уравнению F = MA, вы можете использовать M в слагах, A в футах / с и F в фунтах. И, как кто-то сказал, при «стандартной» гравитации 1 фунт оказывает на свою опору 1 фунт (его вес). Если вы собираетесь делать какие-либо существенные вычисления, лучше, на мой взгляд, избавиться от всех обозначений lbm и преобразовать все в слизняки.

Гари Кейси
источник

4

У фунта есть два определения и друг по имени Паундал

(1) EE система

L б е знак равно \frac{L б м * 32.174049 е T}{s^{2}}

$lbf := \frac{lbm*32.174049ft}{s^2}$

L б е знак равно \frac{1 s L U грамм}{32.174049 L б м} \frac{1 L б м * 32.174049 е T}{s^{2}}

$lbf = \frac{1slug}{32.174049lbm}\frac{1lbm*32.174049ft}{s^2}$

знак равно \frac{s L U грамм * е T}{s^{2}}

$:= \frac{slug*ft}{s^2}$

Знайте базовые единицы системы единиц, в которой вы работаете, чтобы ЛЮБОЕ окончательное решение было применено надлежащим образом. Обе формы верны!

(3) Система АЕ

п d L знак равно \frac{1}{32.174049} \frac{L б м * 32.174049 е T}{s^{2}}

$pdl = \frac{1}{32.174049}\frac{lbm*32.174049ft}{s^2}$

знак равно \frac{L б м * е T}{s^{2}}

$:=\frac{lbm*ft}{s^2}$

По сути, (1), (2) и (3) все делятся на 32.174049, однако, именно когда и как это имеет значение.

Знайте базовые блоки вашей системы, lbf всегда будет проблемой неоднозначности, если она существует в ее нынешней символической форме. Я бы предложил принять sdl для (2) фунтов с единичным слагом , неоднозначность фунта - это необычное наказание lb, lbs, lbm, lbf, lbf ...

Тимоти Л.Дж. Стюарт
источник

4

Я написал эту статью в ответ на заявление профессора по динамике, что «нет разницы между фунтом и фунтом». Последовавшие за этим обсуждения студентов выявили огромную концептуальную ошибку, которая, по-видимому, связана с неправильным использованием вышеприведенного утверждения. У этого есть некоторое комическое облегчение, таким образом, это делает его более терпимым;) Наслаждайтесь!

Отношения lbm-lbf: почему это важно

Кевин Макконнелл

Есть ли разница между фунтом и фунтом? Многие люди могут даже спросить: «Что за чертова масса?». Ну, вы можете указать пальцем на своего учителя физики в шестом классе (или любого другого, кто мог ввести вас в заблуждение) за путаницу, которая окружает этот простой вопрос. Но не волнуйтесь, никогда не поздно узнать что-то новое (и что-то, несомненно, важное).

Вот что стоит обдумать: допустим, вы наступаете на шкалу, и она показывает «150». Считывание шкалы может даже дать вам единицы «фунты». Что ж, шкала измеряет величину силы, которую оказывает объект таким образом, мы можем предположить, что единицы тогда - фунт-сила (фунт-сила). И ваш учитель физики сказал вам, что нет никакой разницы между фунтом-массой и фунтом-силой, поэтому это должно означать, что ваше тело также состоит из 150 фунтов массы, верно? То, что ваш учитель физики НЕ СКАЗАЛ вам, является скрытыми предположениями, которые должны быть верны для существования этих отношений. Что-то в корне неверно с утверждением «фунты-масса и фунты-сила - это одно и то же!»

Прежде всего, фунт-масса - это единица массы, а фунт-сила - это единица силы (подождите ... ЧТО ?!). Второй закон движения Ньютона говорит нам, что чистая сила приравнивается произведению массы и ускорения. Итак, мы видим, что между массой и силой существует связь, но мы НИКОГДА не говорим: «масса и сила - это одно и то же!»

Допустим, я взял ту же шкалу сверху в поездке на Марс; что бы шкала там читала? Вы были бы удивлены, если бы показания шкалы были «57 фунтов»? Или что, если я принес весы на Юпитер, и мне сказали, что я весил «380 фунтов?». Абсолютно! Как мы узнали ранее, шкала измеряет величину силы, которую вы прикладываете под действием силы тяжести (ускорения). И мы знаем, что гравитация на этих планетах отличается из-за разницы в их размере и массе.

КЛЮЧЕВАЯ КОНЦЕПЦИЯ Обратите внимание, что ваша масса НЕ меняется с планеты на планету; только сила, приложенная вашей массой.

Итак, почему мы продолжаем слышать, что нет никакой разницы между фунтами-массой и фунтами-силами? Потому что английские юниты были созданы таким образом, что 1 фунт на 1 фунт здесь, на Земле! И без дальнейших церемоний, вот отношения, которые делают это возможным:

1 фунт-сила = 32,174 фунт-фута / с ^ 2

Таким образом, утверждение, которое люди пытаются сказать, должно звучать примерно так: «на земле, фунты-массы, подверженные гравитации, это фунты-силы!». Чтобы дополнительно проиллюстрировать этот момент, давайте использовать второй закон ньютонов для вычисления силы, оказываемой 1 LBM объект здесь на земле:

Сила = масса х ускорение

пусть ускорение = g = 32,174 фут / с ^ 2 (это гравитационная постоянная Земли)

F = mxg = 1 фунт х (32,174 фут / с ^ 2) = 32,174 (фунт фут) / с ^ 2

Но мы не можем на самом деле концептуализировать единицы измерения фунт-фут / с2, поэтому мы используем соотношение сверху, чтобы преобразовать его в фунт-сила (фунт-сила):

F = 32,174 фунт-фут / с ^ 2 x (1 фунт-сила / 32,174 фунт-фут / с ^ 2) = 1 фунт-сила

Мы только что доказали, что 1 фунт на 1 фунт здесь, на Земле! Если это плохо для вас, вы должны выпить пиво сегодня вечером, чтобы отпраздновать прорыв в вашем понимании! Давайте сделаем еще один шаг, чтобы продемонстрировать, почему шкала будет выглядеть по-разному на Марсе и Юпитере.

«НИЧЕГО КЛЮЧЕВАЯ КОНЦЕПЦИЯ Отношения (уравнение 1) сверху НЕ меняются, если вы находитесь на другой планете только из-за изменения гравитации; это не имеет смысла, и вы поймете, почему

Сила = масса х ускорение

пусть ускорение = г = 12,176 фут / с ^ 2 (это гравитационная постоянная на Марсе)

пусть масса = м = 150 фунтов

F = mxg = 150 фунт / кв. Дюйм 12,176 фут / с ^ 2 = 1826,4 (фунт фут) / с ^ 2

Еще раз, давайте преобразуем эту величину из фунт-фут / с2 в нечто, что мы знаем (фунт-сила), используя соотношение, показанное выше:

F = (1826,4 фунт-фут / с ^ 2) x (1 фунт / 32,174 фунт-фут / с ^ 2) = 56,8 фунт-сила

Несмотря на то, что я полагаю, что вы теперь твердо разбираетесь в этой концепции, давайте попробуем это на Юпитере, чтобы действительно отослать это домой:

Сила = масса х ускорение

пусть ускорение = g = 81,336 фут / с ^ 2 (это гравитационная постоянная на Юпитере)

пусть масса = м = 150 фунтов

F = mxg = 150 фунт-фут) x 81,336 фут / с ^ 2 x (1 фунт / 32,174 фунт-фут / с ^ 2) = 379,2 фунт-сила

Теперь вы видели это и можете сказать, что понимаете это! Итак, давайте выделим ключевые моменты для всего, что мы только что рассмотрели:

фунт-масса (фунт) и фунт-сила (фунт) НЕ одинаковы
масса объекта постоянна от места к месту (то есть от Земли до Марса), но сила, которую он оказывает, различна
Следующее отношение является ключевым для понимания связи между lbm и lbf:

1 фунт-сила = 32,174 фунт-фута / с ^ 2

Вооружитесь этим знанием, чтобы вы могли вести хороший бой: в следующий раз, когда вы услышите, что кто-то говорит, что фунт-масса и фунт-сила - это одно и то же, вы можете с уверенностью сказать: «КАК АД, ОНИ!»

Кевин Макконнелл
источник

1

Абсолютно, да, вы можете. На самом деле, масса пули получается из ускорения силы тяжести .

AndyT
источник

1

Я постараюсь сделать это как можно проще и приведу пример:

Прежде всего, игнорируйте слово «слизняк» ... Я знаю, что это стандартная единица измерения массы, а также фунты. вы увидите, что фунты используются в вашем тексте и в реальной жизни 99% времени. Как только вы хорошо понимаете эту концепцию, вы можете ознакомиться с использованием слагов.

-Думайте о ньютоне как о силе, необходимой для перемещения массы на 1 кг на 1 м / с ^ 2

Думайте о силе фунта (фунт-сила) как сила, необходимая для перемещения массы 1 фунт на 32,2 фута / с ^ с

Глядя на последние два пункта выше, очевидно, что ньютон сильно отличается от

На поверхности земли 1 кг оказывает силу 9,81 Н ... или 9,81 кг / с ^ 2
На поверхности земли 1 фунт-сила оказывает силу 1 фунт-сила-сила ... или 32,2 фунта-фута / с ^ 2

Имеет смысл? ... давайте попробуем пример.

ВОПРОС : Астронавт имеет массу 100 кг (220 фунтов), каков его вес (сила), если он находится на земле? что если он окажется на планете с гравитацией 5 м / с ^ 2 (16,4 фута / с ^ 2)?

ОТВЕТ :

Земля :

Единицы СИ -> 100 кг * 9,81 м / с ^ 2 = 981 кг / с ^ 2 = 981 Н

Имперские единицы -> 220 фунтов * 32,2 фута / с ^ 2 = 7084 фунтов / с ^ 2 = 220 фунтов

Случайная планета :

Единицы СИ -> 100 кг * 5 м / с ^ 2 = 500 кг / с ^ 2 = 500 Н

имперские единицы -> 220 фунтов * 16,4 фута / с ^ 2 = 3608 фунтов / с ^ 2 = 3608 / 32,2 = 112 фунтов

Floyd
источник

0

lbm и lbf - это не одно и то же - они имеют одно и то же значение в одной ситуации, когда имеют дело с гравитацией на уровне моря ... изучите ситуацию без гравитации, силы, создаваемой струей воды.

плотность воды: 62,4 фунт / фут ³
площадь сопла: 0,06 фута²
скорость: 10 футов / с
объемный расход = площадь * vel = 0,6 фут ³ / с
F = вода * объемный расход * vel = 374,4 фунт фут / с ²

конвертировать в фунты

F = 374,4 фунт-фут / с ² разделить на 32,2 фунт-фут / фунт-с ² = 11,63 фунт-сила

просто нелогично думать, что количество фунтов больше, чем количество фунтов, вы ожидаете, что они будут такими же, как они часто взаимозаменяются, фунт может быть использован для массы или силы - что его нужно разделить на 32,2 фунта - ft / lbf-s ² не просто 32,2 и не гравитация. В системе СИ

плотность воды 1000 кг / м ³
площадь сопла 0,005574 м ²
скорость 3.048 м / с
объемный расход = площадь * скорость = 0,01699 м ³ / с
F = вода * объемный расход * скорость = 51,78 кг м / с ² что составляет ньютон, т. Е. 51,78 Н
1 фунт / фут = 32,2 фута / с ² фунт / кв.
1 фунт = .03106 с ² / фут фунт - просто странно - в этом вам нужно добавить единицы для преобразования

что приводит к вопросу - что такое фунты ??? если не lbf и lbm - не более чем математическая манипуляция, которая создает много путаницы, но у системы СИ есть аналогичная проблема. Когда вы когда-нибудь взвешиваете, вы измеряете силу, но в СИ мы записываем эту силу в единицах массы (кг). Почему мы не можем создать систему, которая имеет смысл, мне не под силу. Путаница исходит из английской системы, мы не должны спрашивать, какой у вас вес, а какая у вас масса. Вместо того, чтобы весить 170 фунтов, я бы ответил, что у меня масса 5,474 фунт-фута / с.²(170 * 32,2) - время на диету, я думаю. Конечно это смешно. Путаница происходит из-за чрезмерной генерализации, то есть 12 дюймов в футе, поэтому 32,2 фунта в фунте не соответствует действительности. lbm (масса) должна быть ускорена, прежде чем гравитационная постоянная (gc) может быть применена. Если я хочу найти свою массу, я бы взял свой вес в 170 фунтов, разделив местное гравитационное притяжение, скажем, 30 футов / с2 = 5,667 фунт-сила / (фут / с2), а затем умножив его на gc (гравитационная постоянная) 32,2 фунт-сил. фут / (фунт-с2), чтобы получить 182,5 фунтов

Лично я думаю, что парень, который придумал массу фунта (фунт), был дислексией. Я думаю, что он действительно хотел сделать это заявить;

1 фунт * 32,2 фут / с2 = 32,2 фунта на фут, что было бы идеально, фунт = фунт фут / с2, но по какой-то идиотской причине он решил, что

1 фунт * 32,2 фут / с2 должен = 1 фунт / фут на уровне моря на земле, поэтому, чтобы заставить устройства работать, вы должны либо разделить левую сторону, либо умножить правую сторону на gc, т.е. 32,2 фунт-фут / фунт-с2. Это означает, что фунт на самом деле не единица массы, а единица массы гравитационной постоянной (что смешно), поэтому, когда вы умножаете фунт на ускорение, вы должны разделить гравитационную постоянную, прежде чем сможете получить силу. Кроме как по ошибке, почему кто-то придумал такой блок ???? и почему мы точны в сохранении такой единицы ???

насколько проще было бы, чтобы вода имела плотность 2 фунт / фут3, так что 2 фунт / фут3 * 32,2 фут / с2 = 64,4 фунт / фут2 вместо

62,4 фунт / фут3 * 32,2 фут / с2 / (32,2 фунт-фут / фунт-с2) = 62,4 фунт / фут2

логика меня подводит ... пожалуйста, кто-нибудь просветит меня ......

луч
источник

Что добавил этот ответ, чего нет в существующих ответах?

agentp

в ответе делается попытка указать на легкое заблуждение, что другие ответы могут заставить кого-то сделать, то есть, что фунты = 32,2 фунта не дают. масса должна быть умножена на ускорение, прежде чем она будет разделена на «гравитационную постоянную», чтобы преобразовать ее в фунт или фунт, должна быть разделена на ускорение, прежде чем она будет умножена на «гравитационную постоянную», чтобы преобразовать ее в фунт - я думаю, эти пункты отсутствовали в других сообщениях.

луч

-1

Вот как мне нравится думать об этом. lbf - сила, действующая на массу. Это то, что, например, измеряет ваш вес в ванной комнате. фунт - это фактическая масса объекта. Таким образом, F = m * a в английских единицах, фунт = фунт * a (он же гравитация 32,2 фут / с2).

По крайней мере, так я всегда на это смотрел.

Аарон
источник

Фунт-сила (фунт-сила) против фунт-массы (фунт-сила)

Ответы:

У фунта есть два определения и друг по имени Паундал

Отношения lbm-lbf: почему это важно