Фут-фунт-секундная система единиц

Физическая система измерения, в которой в качестве базовых единиц используются фут, фунт и секунда.

Система фут-фунт-секунда ( система FPS ) представляет собой систему единиц, построенную на трех основных единицах: фут для длины , фунт (эвердупуа) для массы или силы (см. ниже) и секунда для времени . ^[1]

Варианты

В совокупности варианты системы FPS были наиболее распространенной системой в технических публикациях на английском языке до середины 20 века. ^[1]

Ошибок можно избежать, а перевод между системами облегчить, маркируя все физические величины в соответствии с их единицами измерения. Особенно в контексте системы FPS ее иногда называют системой Страуда в честь Уильяма Страуда, который ее популяризировал. ^[2]

Фунт как единица массы

Когда фунт используется в качестве единицы массы, ядро ​​согласованной системы аналогично и функционально эквивалентно соответствующим подмножествам Международной системы единиц (СИ), использующим метр, килограмм и секунду (МКС), а также более ранний сантиметр. –грамм–секундная система единиц (СГС). Эту систему часто называют Абсолютной английской системой . ^{[ нужна цитата ]}

В этой подсистеме единицей силы является производная единица, известная как паундаль . ^[1]

${\displaystyle \mathrm {1\,pdl} =\mathrm {1\,lb{\cdot }ft/s^{2}} .}$

Международным стандартным символом фунта как единицы массы, а не силы, является фунт ^[5].

Эверетт (1861) предложил метрические дин и эрг в качестве единиц силы и энергии в системе FPS.

«Словарь мер» Латимера Кларка (1891 г.) содержит celo (ускорение), vel или velo (скорость) и пульс (импульс) в качестве предлагаемых названий абсолютных единиц FPS.

Фунт как единица силы

Техническая или гравитационная система FPS ^[6] или Британская гравитационная система представляет собой целостный вариант системы FPS, наиболее распространенной среди инженеров США. В качестве фундаментальной единицы силы он принимает фунт-силу, а не фунт как фундаментальную единицу массы.

В этой подсистеме единицей массы является производная единица, известная как слизень . ^[1]

${\displaystyle \mathrm {1\,slug} =\mathrm {1\,lbf{\cdot }s^{2}/ft} .}$

В контексте гравитационной системы FPS фунт-сила (фунт-сила) иногда называется фунтом (фунт).

Фунт-сила как единица силы и фунт-масса как единица массы

Другой вариант системы FPS использует как фунт-массу, так и фунт-силу, но не использует ни пулю, ни паундаль. Полученную систему иногда также называют английской инженерной системой . Несмотря на свое название, система основана на общепринятых единицах измерения США; он не используется в Англии. ^[6]

Другие подразделения

Молярные единицы

Единицей вещества в системе FPS является фунт-моль (фунт-моль) =273,16 × 10 ²⁴ . До тех пор, пока СИ не решила принять грамм-моль, моль напрямую производился от единицы массы как (единица массы)/(атомная единица массы). Единица измерения (фунт-сила-с ² /фут)-моль также фигурировала в прежнем определении атмосферы.

Электромагнитные блоки

Электростатические и электромагнитные системы происходят главным образом от единиц длины и силы. По сути, это готовые расширения любой системы, содержащей длину, массу и время. Стивен Дреснер ^[7] приводит производные электростатические и электромагнитные единицы как в системе фут-фунт-секунда, так и в системе фут-слизень-секунда. На практике они больше всего связаны с системой сантиметр-грамм-секунда. В «Международных критических таблицах» 1929 года указаны символы и системы fpse = электростатическая система FPS и fpsm = электромагнитная система FPS. При пересчете на оплату указаны следующие данные. В Справочнике CRC по химии и физике 1979 г. (издание 60) fpse и fpsm также указаны как стандартные сокращения.

Электромагнитный FPS (EMU, стат-)

1 единица кадра в секунду = 117,581866 единиц сгсм (био-секунда) ^{[ необходимы пояснения ]}

Электростатический ФПС (ЭСУ, аб-)

1 единица кадра в секунду = 3583,8953 единицы cgse (Франклин)

1 кадр в секунду = 1,1954588×10 ⁻⁷ абс. Кулон

Единицы света

Свеча и фут-свеча были первыми определенными единицами света, определенными в Законе о городском газе (1860 г.) . ^[8] Фут-свеча — это интенсивность света стандартной свечи на расстоянии одного фута . Единицы были признаны на международном уровне в 1881 году и приняты в метрическую систему. ^[9]

Конверсии

Учитывая тот факт, что термин «вес» используется для обозначения силы гравитации в некоторых технических контекстах (физика, инженерия) и массы в других (торговля, право), ^[10] и что на практике это различие часто не имеет значения, Сосуществование вариантов системы FPS вызывает путаницу в отношении природы единицы «фунт». Однако его отношение к международным метрическим единицам выражается в килограммах, а не в ньютонах, и раньше оно определялось с помощью прототипа массы, который нужно было сравнивать с весами с двумя чашками , которые не зависят от местных гравитационных различий.

В июле 1959 года различные национальные стандарты футов и фунтов эвердупуа были заменены международными футами, равными точно0,3048 м и международный фунт ровно0,453 592 37  кг , что делает преобразование между системами вопросом простой арифметики. Преобразование фунталя определяется как 1 pdl = 1 фунт·фут/с ² =0,138 254 954 376  Н (точно). ^[1]

Чтобы преобразовать абсолютную и гравитационную системы FPS, необходимо зафиксировать стандартное ускорение g , которое связывает фунт с фунт-силой. ^{[ нужна цитата ]}

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

Хотя g строго зависит от местоположения человека на поверхности Земли, с 1901 года в большинстве контекстов оно традиционно фиксируется точно на уровне g ₀ = 9,806 65  м/с ² ≈ 32,174 05  футов/с ² . ^[1]

Смотрите также

• Система единиц метр-тонна-секунда (МТС)
• система ФФФ

Рекомендации

1. Кардарелли, Франсуа (2003), «Система фут-фунт-секунда (FPS)», Энциклопедия научных единиц, весов и мер: их эквиваленты и происхождение СИ , Springer, стр. 51–55, ISBN 978-1-85233-682-0.
2. Хендерсон, Джеймс Б.; Годфри, К. (1924), «Система Страуда преподавания динамики», The Mathematical Gazette , 12 (170): 99–105, doi : 10.2307/3604647, JSTOR  3604647, S2CID  125929042.
3. Комингс, EW (1940). «Английские инженерные единицы и их размеры». Промышленная и инженерная химия . 32 (7): 984–987. дои : 10.1021/ie50367a028.
4. 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.
5. IEEE Std 260.1™-2004, Стандартные буквенные обозначения IEEE для единиц измерения (единицы СИ, обычные единицы дюйм-фунт и некоторые другие единицы)
6. Дж. М. Коулсон, Дж. Ф. Ричардсон, Дж. Р. Бакхерст, Дж. Х. Харкер: Химическая инженерия Коулсона и Ричардсона: поток жидкости, теплопередача и массоперенос.
7. Дреснер, Стивен (1971). Меры измерения . Нью-Йорк: Гастингс Хаус. стр. 193–205.
8. Джеррард, Х.Г. (1985). Словарь научных единиц . Лондон: Чепмен и Холл. п. 24. ISBN 0412281007.
9. Фенна, Дональд (2003), Словарь мер и весов , ISBN 978-0-19-860522-5
10. Федеральный стандарт NIST 376B, стр. 13. Архивировано 16 августа 2010 г. в Wayback Machine .