16

Подано:

Мій текст термодинаміки звучить так:

В одиницях СІ одиницею сили є ньютон ( ), і він визначається як сила, необхідна для прискорення маси зі швидкістю . В англійській системі одиниця сили - сила ( ) і визначається як сила, необхідна для прискорення маси (1 slug) зі швидкістю . Тобто... $N$ $1\cdot kg$ $1\cdot\frac{m}{s^2}$ $lbf$ $32.174\cdot lbm$ $1\cdot\frac{ft}{s^2}$

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

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

1 \cdot l b f = 32.174 \cdot l b m \cdot \times 1 \cdot \frac{f t}{s^{2}}

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

Питання:

Для всіх практичних цілей, наприклад, в умовах STP або близьких до нього, як, коли ми маємо округлене прискорення рівня моря внаслідок сили тяжіння , чи можу я просто думайте про наступним чином ... $32.2\frac{ft}{s^2}$ $(101\cdot kPa)$ $lbf$

W = 1 \cdot l b f = 1 \cdot l b m \times 32.174 \cdot \frac{f t}{s^{2}}

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

і що для ваги предмета, що має масу $1\cdot kg$ (також на рівні моря) в одиницях СІ, як ...

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

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

Так чи ні і чому?

mechanical-engineering thermodynamics international

— Жюль Менсон
джерело

Я не впевнений, що означає "умови STP". Ви можете уточнити?

— AndyT

2

@AndyT STP означає стандартну температуру і тиск. Він має чітке визначення, але в основному означає кімнатну температуру на рівні моря.

— Кріс Мюллер

2

Основну фізику я займався в 1960-х роках з надзвичайно заплутаною та збиваючою масою фунтів, силою фунту, фунтом і стопою. Слуг був короткочасним рятувальником життя. Потім разом прийшов СІ в кінці 60-х з ньютоном і кілограмовим метром секунди, і все було легко !! Провів мою кар'єру вчителем фізики, але НЕ БУВЕ замислюватися над цим, окрім простоти СІ !!

— Грем

12

$Lb_m$ не є базовим блоком. Слуг - це базовий блок.

$32.2\ lb_m = 1\ slug$

Щоб перетворити в : $1\ lb_m$ $lb_f$

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

Тому дасть на Землі за STP. $1\ lb_m$ $1\ lb_f$

Це відео відмінно справляється з його поясненням.

— Джеймс Керлін
джерело

2

Ця відповідь невірна. Шлачок не є базовою одиницею маси у звичайній системі США. Фунт (маса) є. Слуг є досить пізним винаходом американських вчених та інженерів, які бачили перевагу

(на відміну від

, що є формою другого закону Ньютона, коли сила знаходиться в фунта-силі, маса - в фунтів, а прискорення в футах на секунду в квадраті). Фунт був довгий-довгий час. Слизу ще немає століття.

F = m a

$F=ma$

F = k m a

$F=kma$

— Девід Хаммен

6

Підручник неповний. Закон Ньютона зазвичай пишеться . Одиниця СІ маси є і що сили є . Однією з переваг СІ є те, що він уточнює різницю між масою та силою (особливо вагою). У старій британській імператорській системі є кілька варіантів: $F=ma$ $kg$ $N$

ми можемо виміряти масу в фунтахмаси ; відповідною одиницею сили є рідко використовуваний фунтальний . $lbm$ $pdl$
ми можемо виміряти силу в фунтах_сили ; відповідна одиниця маси - . $lbf$ $slug$

Однак ви часто бачите і в одному документі. Це цілком прийнятно: це рівнозначно нормалізації закону Ньютона з гравітаційним прискоренням, щоб дати . Невдача цього констатувати призводить до плутанини. $lbm$ $lbf$ $F=ma/g$

— rdt2
джерело

4

Маса 1 фунта - це маса, яка важить 1 фунт за вагою 1 г. У більшості практичних випадків маса фунтів і вага фунта визначають однакову кількість речовини на поверхні землі.

Для визначення маси фунта ми переставляємо закон Ньютона на F = mA до

m = F / A

потім підключіть дані, щоб отримати фунт маси:

Маса 1 фунта = (1 фунт сила) / (32,174 фут / с²)

— Олін Латроп
джерело

4

Здається, тут є деяка плутанина. В англійській (або американській) системі "офіційною" мірою маси є слимак. Виявляється, що 32,2 фунтів = 1 куля. Отже, для підключення до рівняння F = MA ви можете використовувати M в слизах, A у футах / сек і F у lbf. І, як хтось сказав, при "стандартній" силі тяжіння 1 фунт справляє 1 фунт на його опору (його вага). Якщо ви збираєтесь робити якісь суттєві розрахунки, найкраще, на мою думку, позбутися всіх позначень lbm та перетворити все на слизи.

— Гері Кейсі
джерело

4

lbf має два визначення та друг, який називається Poundal

(1) Система EE

л б f : = \frac{л б м * 32.174049 f т}{с^{2}}

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

л б f = \frac{1 с л у г}{32.174049 л б м} \frac{1 л б м * 32.174049 f т}{с^{2}}

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

: = \frac{с л у г * f т}{с^{2}}

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

Знайте базові одиниці системи блоків, в яких ви працюєте, щоб будь-яке кінцеве рішення було застосовано належним чином. Обидві форми правильні!

(3) Система AE

p г л = \frac{1}{32.174049} \frac{л б м * 32.174049 f т}{с^{2}}

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

: = \frac{л б м * f т}{с^{2}}

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

По суті, (1), (2) і (3) всі діляться на 32.174049, однак, саме коли і як це має значення все.

Знайте базові одиниці вашої системи, lbf завжди буде проблемою неоднозначності, якщо він існує в його поточній символічній формі. Я б запропонував прийняти sdl для (2) lbf з одиничним слизом , неоднозначність фунта - це незвичне покарання lb, lbs, lbm, lbf, lbf ...

— Тімоті Л. Дж. Стюарт
джерело

4

Я написав цей документ у відповідь на заяву професора динаміки про те, що "немає різниці між фунтами і фунтами". Дискусії від студентів, що послідували, виявили величезну помилку концепції, яка, здається, випливає з неправильного використання вищезазначеного твердження. Він має деякий комедійний рельєф, тому робить його більш терплячим;) Насолоджуйтесь!

Зв'язок lbm-lbf: чому це має значення

Кевін МакКоннелл

Чи дійсно є різниця між масою фунта і силою фунта? Багато людей можуть навіть запитати: "Що за чорт важить в масі фунтів?" Ну, ви можете вказати пальцем на свого вчителя фізики шостого класу (або кого-небудь іншого, хто, можливо, ввів вас в оману) за сум'яття, яке оточує це просте питання. Але не хвилюйтеся, ніколи не пізно дізнатися щось нове (і щось безперечно важливе).

Ось що потрібно замислити: скажімо, ви наступаєте на шкалу, і вона звучить на "150". Зчитування шкали може навіть забезпечити вам одиниці "фунтів". тому ми можемо припустити, що одиницями тоді є lbf (фунт-сила). І ваш вчитель фізики сказав вам, що немає різниці між масою фунта і силою фунту, так що це повинно означати, що ваше тіло також складається з 150 кілограмів маси, правда? Те, що ваш вчитель фізики не казав вам, - це приховані припущення, які повинні бути правдивими для існування цих відносин У твердженні є щось настільки неправильне: "Маса фунтів і фунт-сила - це одне і те ж!"

По-перше, фунт-маса - це одиниця маси, а фунта-сила - це одиниця сили (чекайте ... ЩО ?!). Другий закон руху Ньютона говорить нам, що сила нетто дорівнює добутку маси та прискорення. Отже, ми можемо побачити, що існує зв’язок між масою та силою, але ми ніколи не говорили б: "маса і сила - це одне і те ж!"

Скажімо, я взяв ту саму шкалу зверху під час поїздки в марс; що б там читала шкала? Ви здивуєтесь, якби показник шкали склав "57 фунтів?" Або що, якщо я принесу шкалу Юпітеру, і вона сказала мені, що я зважував "380 фунтів?" Абсолютно! Як ми дізналися раніше, шкала вимірює величину сили, яку ви здійснюєте через гравітацію (прискорення). І ми знаємо, що гравітація на цих планетах відрізняється через різницю в їх розмірах і масі.

КЛЮЧОВА ПОНЯТТЯ Зауважте, що ваша маса НЕ змінюється від планети до планети; тільки кількість сили, яку чинить ваша маса.

То чому ми продовжуємо чути, що між фунтами та фунтами немає різниці? Тому що англійські одиниці були створені таким чином, що 1 фунт навантажує 1 фунт тут на Землі! І без зайвої приналежності, ось такі відносини змушують це статися:

1 фунт = 32,174 фунт фут / с ^ 2

Отже, твердження, яке люди намагаються сказати, повинне звучати щось на кшталт "на землі, фунт-маса, що підлягає тяжкості, це фунти-сила!" фунт об'єкт тут на землі:

Сила = маса х прискорення

нехай прискорення = g = 32,174 фут / с ^ 2 (це гравітаційна константа Землі)

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

Але ми не можемо реально концептуалізувати одиниці lbm-ft / s2, тому ми використовуємо співвідношення зверху, щоб перетворити його на фунт-силу (lbf):

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

Ми щойно довели, що 1 фунт навантажує 1 фунт на Землі! Якщо це для вас нове, ви повинні сьогодні випити пива, щоб відсвяткувати прорив у вашому розумінні! Давайте підемо ще на крок далі, щоб продемонструвати, чому масштаб читатиметься по-різному на Марсі та Юпітері

"НІКОЛИ КЛЮЧОВЕ ПОНЯТТЯ Зв'язок (ек. 1) згори НЕ змінюється, якщо ви перебуваєте на іншій планеті лише тому, що змінюється гравітація; це не має сенсу, і ви зрозумієте, чому

Сила = маса х прискорення

нехай прискорення = g = 12,176 фут / с ^ 2 (це гравітаційна константа на Марсі)

нехай маса = m = 150 фунтів

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

Ще раз, давайте перетворимо цю кількість з lbm-ft / s2 в те, що ми знаємо (lbf), використовуючи відносини, проілюстровані вище:

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

Незважаючи на те, що я уявляю, що тепер ви чітко розумієтеся на цій концепції, давайте спробуємо це зробити на Юпітері, щоб справді надіслати її додому:

Сила = маса х прискорення

нехай прискорення = g = 81,336 фут / с ^ 2 (це гравітаційна константа на Юпітері)

нехай маса = m = 150 фунтів

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

Тепер ви це бачили і можете сказати, що ви це розумієте! Отже, давайте виділимо вирішальні моменти у всьому, що ми тільки що перейшли:

фунт-маса (фунт) і фунт-сила (фунт) НЕ однакові
маса об'єкта постійна від місця до місця (тобто від Землі до Марса), але сила, яку він справляє, ІД інша
Наступне співвідношення є ключовим для розуміння зв'язку між lbm та lbf:

1 фунт = 32,174 фунт фут / с ^ 2

Озброїться цими знаннями, щоб можна було вести добрий бій: наступного разу, коли ти почуєш, що хтось каже, що маса фунтів і сила фунта - це одне і те ж, ти впевнено можеш сказати: «ПОДОБАЙТЕ ПЕКЛО!»

— Кевін МакКоннелл
джерело

1

Абсолютно, так можна. Насправді маса слимака виходить із прискорення за рахунок сили тяжіння .

— AndyT
джерело

1

Я спробую зробити це якомога простіше і наведу приклад:

-По-перше, ігноруйте слово slug ... Я знаю, що це стандартна одиниця маси і так само lbm. ви побачите фунт, використаний у вашому тексті та в реальному житті 99% часу. Після того, як ви добре зрозумієте це поняття, можете перейти до ознайомлення з використанням слимаків.

-Міньте про ньютон як силу, необхідну для переміщення маси 1 кг на 1м / с ^ 2

-Мінь фунт-сили (фунт) як сили, необхідної для переміщення маси в 1 фунт на 32,2 фута / с ^ с

Дивлячись на останні два пункти вище, очевидно, що ньютон сильно відрізняється від lbf

На поверхню землі 1кг чинить силу 9,81Н ... або 9,81 кгм / с ^ 2
На поверхню землі 1 фунт / м2 чинить силу 1 фунт / фунт ... або 32,2 фунта / с ^ 2

Має сенс? ... давайте спробувати приклад.

ЗАПИТАННЯ : Космонавт має масу 100 кг, яка його вага (сила), якщо він знаходиться на землі? що робити, якщо він знаходився на планеті із силою тяжіння 5м / с ^ 2 (16,4 фут / с ^ 2)?

ВІДПОВІДЬ :

Земля :

Одиниці SI -> 100кг * 9,81м / с ^ 2 = 981кгм / с ^ 2 = 981Н

Імперські одиниці -> 220 фунтів * 32,2 фута / с ^ 2 = 7084 фунт / с ^ 2 = 220 фунтів

Випадкова планета :

Одиниці SI -> 100кг * 5м / с ^ 2 = 500кг / с ^ 2 = 500Н

імперські одиниці -> 220 фунтів * 16,4 футів / с ^ 2 = 3608 фунт / с ^ 2 = 3608 / 32,2 = 112 фунтів

— Флойд
джерело

0

lbm та lbf не є однаковими - вони мають однакову цінність в одній ситуації, коли маєш справу з гравітацією на рівні моря ... вивчити ситуацію без тяжкості, силу, що створюється струменем води.

густина води: 62,4 фунт / фут ³
площа насадки: 0,06 фута ²
швидкість: 10 футів / с
об'ємний потік = площа * вел = 0,6 футів ³ / с
F = вода * об'ємний потік * vel = 374,4 фунт / фут / с ²

перетворити на lbf

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

просто протилежно інтуїтивно вважати кількість фунтів за межу більшою, ніж кількість фунтів, ви очікуєте, що вони будуть такими ж, як вони часто обмінюються, фунт може бути використаний для маси або сили - що це має бути поділено на 32,2 фунт. фут / фунт-с ² не лише 32,2, а не сила тяжіння. У системі СІ

густина води 1000 кг / м ³
площа насадки 0,005574 м ²
швидкість 3.048 м / с
об'ємний потік = площа * швидкість = .01699 м ³ / с
F = вода * об'ємний потік * швидкість = 51,78 кг м / с ^2, що є ньютоном, тому 51,78 Н
1 фунт = 32,2 фута / с ² фунт
1 фунт = .03106 s ² фут lbf - просто химерно - оскільки вам потрібно додати одиниці до конверсії

що призводить до питання - що таке фунти ??? якщо не lbf і lbm - це не більше, ніж математична маніпуляція, яка створює багато плутанини, але система СІ має подібну проблему. Коли ви зважуєте колись, ви вимірюєте силу, але в СІ ми записуємо цю силу в масі (кг). Чому ми не можемо створити систему, яка має сенс, - це поза мною. Плутанина походить від англійської системи, ми не повинні запитувати, яка ваша вага, а яка ваша маса. Замість ваги 170 фунтів, я відповів би, сказавши, що маю 5,474 фунт / фут / с ²(170 * 32,2) - я думаю, час на дієту Звичайно, це смішно. Плутанина виникає через надмірну генералізацію, тобто 12 дюймів у футі, тому 32,2 фунта в фунт не відповідає дійсності. фунт (маса) необхідно прискорити, перш ніж можна застосовувати гравітаційну константу (гс). Якщо я хочу знайти свою масу, я би взяв вагу на 170 фунтів, розділивши локальну гравітаційну тягу, скажімо, 30 футів / s2 = 5,667 фунт / фут / с2, а потім помножую її на gc (гравітаційна константа) 32,2 фунт-м. фут / (lbf-s2), щоб отримати 182,5 фунтів

Особисто я думаю, що хлопець, який придумав фунт маси (фунт), був дислексичним. Я думаю, що він насправді хотів зробити, це констатувати;

1 фунт * 32,2 фута / s2 = 32,2 фунта, що було б ідеально, a lbf = lbm ft / s2, але з якоїсь ідіотичної причини він вирішив, що

1 фунт * 32,2 фута / с2 повинен = 1 фунт на рівні моря на землі, тому для того, щоб одиниці працювали, потрібно або розділити ліву частину, або помножити праву сторону на gc, тобто 32,2 фунт-фут / фунт-с2. Це означає, що фунт є насправді не одиницею маси, а одиницею постійної гравітаційної маси (що смішно), тому при множенні фунта на прискорення ви повинні ділити гравітаційну константу, перш ніж ви зможете отримати силу. Окрім помилки, чому хтось придумає такий підрозділ ???? і чому ми точно втримуємо такий підрозділ ???

наскільки простіше було б, щоб вода мала щільність 2 фунти / фут3, так що 2 фунт / фут3 * 32,2 фута / с2 = 64,4 фунт / фут2 замість

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

логіка мене не дає ... будь-ласка, хтось мене просвітить ......

— промінь
джерело

Що додала ця відповідь, що не є в існуючих відповідях?

— агентп

відповідь намагається вказати на просте неправильне уявлення про те, що інші відповіді можуть змусити когось зробити, тобто, що фунт = 32,2 фунта, це не так. масу потрібно помножити на прискорення, перш ніж її поділити на "гравітаційну константу", щоб перетворити її на lbf або lbf, потрібно розділити на прискорення, перш ніж її помножити на "гравітаційну константу", щоб перетворити її в фунт - я думаю ці пункти були відсутні в інших посадах.

— промінь

-1

Ось як я люблю це думати. lbf - сила, що діє на масу. Це те, що, наприклад, вимірює ваша ванна кімната. фунт - фактична маса об'єкта. Тож F = m * a в англійських одиницях, lbf = lbm * a (він же сила тяжіння 32,2 фута / с2).

Принаймні так я завжди на це дивився.

— Аарон
джерело

Фунт-сила (фунт) проти фунт-маса (фунт)

lbf має два визначення та друг, який називається Poundal

Зв'язок lbm-lbf: чому це має значення