Được:

Văn bản nhiệt động lực học của tôi đọc như sau:

Trong đơn vị SI, đơn vị lực lượng là newton ( ), và nó được định nghĩa là lực cần thiết để thúc đẩy một khối lượng của 1 ⋅ k g với tốc độ 1 ⋅ $N$$1\cdot kg$ . Trong hệ thống tiếng Anh, đơn vị lực lượng là lb-lực (lbf) và được định nghĩa là lực cần thiết để thúc đẩy một khối lượng32,174⋅lbm(1 sên) với tốc độ1⋅f$1\cdot\frac{m}{s^2}$$lbf$$32.174\cdot lbm$ . Đó là...$1\cdot\frac{ft}{s^2}$

Câu hỏi:

Đối với tất cả các mục đích thực tế, chẳng hạn như ở điều kiện STP hoặc gần với nó như khi chúng ta làm tròn gia tốc mực nước biển do trọng lực (101⋅kPmột), tôi có thể chỉ cần nghĩ vềlbftheo cách sau ...$32.2\frac{ft}{s^2}$ $(101\cdot kPa)$$lbf$

và đối với trọng lượng của một vật có khối lượng (cũng ở mực nước biển) tính theo đơn vị SI là ...$1\cdot kg$

Có hay không và tại sao?

không phải là đơn vị cơ sở. Sên là đơn vị cơ sở.$Lb_m$

$32.2\ lb_m = 1\ slug$

Để chuyển đổi thành l b f :$1\ lb_m$$lb_f$

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

Do đó sẽ mang lại 1 l b f trên Trái đất tại STP.$1\ lb_m$$1\ lb_f$

Video này làm một công việc tuyệt vời để giải thích nó.

Sách giáo khoa không đầy đủ. Định luật Newton thường được viết . Các đơn vị SI của khối lượng là k g và của lực lượng là N . Một trong những lợi thế của SI là nó làm rõ sự khác biệt giữa khối lượng và lực (đặc biệt là trọng lượng). Trong hệ thống Hoàng gia Anh cũ có một số lựa chọn:$F=ma$$kg$$N$

• chúng ta có thể đo khối lượng tính bằng pound_mass ; đơn vị lực lượng tương ứng là hiếm khi được sử dụng poundal p d $lbm$$pdl$ .
• chúng ta có thể đo lực bằng pound_force ; đơn vị khối lượng tương ứng là s l u g .$lbf$$slug$

Tuy nhiên, bạn sẽ thường thấy và l b f trong cùng một tài liệu. Điều này là hoàn toàn chấp nhận được: nó tương đương với việc bình thường hóa Định luật Newton với gia tốc trọng trường để cho F = m a / g . Đó là sự thất bại trong việc nêu điều này dẫn đến sự nhầm lẫn.$lbm$$lbf$$F=ma/g$

Khối lượng 1 pound là khối lượng nặng một pound trong 1 g trọng lực. Đối với hầu hết các trường hợp thực tế, một khối lượng pound và trọng lượng pound xác định cùng một lượng vật chất trên bề mặt trái đất.

Để xác định khối lượng pound, chúng tôi sắp xếp lại định luật F = mA của Newton thành

m = F / A

sau đó cắm vào các chi tiết để có được khối lượng pound:

Khối lượng 1 pound = (lực 1 pound) / (32.174 ft / s²)

Dường như có một số nhầm lẫn ở đây. Trong hệ thống tiếng Anh (hoặc Mỹ), số đo "chính thức" của khối lượng là sên. Hóa ra là 32,2 lbm = 1 sên. Vì vậy, để cắm vào phương trình F = MA, bạn có thể sử dụng M trong sên, A tính bằng ft / giây và F tính bằng lbf. Và, như ai đó đã nói, ở trọng lực "tiêu chuẩn" 1 lbm tác động lên 1 lbf trên giá đỡ của nó (trọng lượng của nó). Nếu bạn định thực hiện bất kỳ tính toán quan trọng nào, theo ý kiến ​​của tôi, tốt nhất là loại bỏ tất cả các chỉ định lbm và chuyển đổi mọi thứ thành sên.

lbf có hai định nghĩa và một người bạn tên là Poundal

(1) Hệ thống EE

Lực cần thiết để tăng tốc 1 lbm 32,174049 ft / s ^ 2 (nghĩa là gia tốc do trọng lực) Tuy nhiên, vấn đề với điều này là nó PHẢI giữ lại 32,174049 trong các đơn vị của nó! Điều này không lý tưởng, hãy xem xét F = ma, có nghĩa là ma sẽ luôn phải chia cho 32,174049 để thực hiện phương trình này F = (ma) /32,174049, tuy nhiên, phương pháp này có thêm 1 tiện lợi, khối lượng của bạn bằng với lực bạn tác dụng bề mặt Trái đất (nghĩa là độ lớn của lbm và lbf bằng nhau và IFF có thể hoán đổi cho nhau khi xem xét lực của bạn trên Trái đất do gia tốc gây ra bởi trọng lực ở 32,174049ft / s ^ 2)

Trong trường hợp này, nó là đơn vị sên. Lực cần thiết để tăng tốc 1 sên 1 ft / s ^ 2, trong đó 1 sên được xác định thuận tiện là 32,174048 lbm (nghĩa là cùng giá trị với gia tốc do trọng lực) phương pháp này cũng có cùng tiện lợi như (1), khối lượng của bạn bằng với lực bạn tác dụng lên bề mặt Trái đất (nghĩa là cường độ lbm và lbf bằng nhau và IFF có thể hoán đổi cho nhau khi xem lực của bạn trên Trái đất do gia tốc gây ra bởi trọng lực ở mức 32,174049ft / s ^ 2))

Biết các đơn vị cơ sở của hệ thống đơn vị bạn đang làm việc để BẤT K Solution giải pháp cuối cùng nào được áp dụng phù hợp. Cả hai hình thức đều đúng!

(3) Hệ thống AE

Poundal, lực cần thiết để tăng tốc 1 lbm 1 ft / s ^ 2. Tương tự như cách tiếp cận với (2), ngoại trừ nó được nhân với hệ số chuẩn hóa thay vì chuyển đổi đơn vị, do đó giữ lại đơn vị lbm ft / s ^ 2:

Về cơ bản, (1), (2) và (3) đều chia cho 32,174049, tuy nhiên, đó là khi nào và làm thế nào điều đó tạo ra sự khác biệt.

Biết các đơn vị cơ sở của hệ thống của bạn, lbf sẽ luôn là một vấn đề mơ hồ miễn là nó tồn tại ở dạng biểu tượng hiện tại của nó. Tôi khuyên bạn nên áp dụng sdl cho (2) lbf với sên đơn vị , sự mơ hồ của pound là một hình phạt bất thường lb, lbs, lbm, lbf, lbf ...

Tôi đã viết bài báo này để đáp lại lời tuyên bố của Giáo sư Động lực học rằng "không có sự khác biệt giữa một lbm và lbf." Các cuộc thảo luận từ các sinh viên theo sau đã phơi bày một lỗi khái niệm rất lớn dường như xuất phát từ việc sử dụng sai các tuyên bố trên. Nó có một số cứu trợ hài hước, vì vậy nó làm cho nó dễ chịu hơn;) Thưởng thức!

Mối quan hệ lbm-lbf: Tại sao nó có vấn đề

bởi Kevin McConnell

Có thực sự có một sự khác biệt giữa một pound-pound và một pound-lực? Nhiều người thậm chí có thể hỏi, Thế quái nào là một khối nặng? À, bạn có thể chỉ tay vào giáo viên vật lý lớp sáu của bạn (hoặc bất kỳ ai khác có thể đã đánh lừa bạn) vì sự nhầm lẫn xung quanh câu hỏi đơn giản này. Nhưng đừng lo lắng, không bao giờ là quá muộn để học một cái gì đó mới (và một thứ quan trọng không thể phủ nhận).

Đây là một cái gì đó để suy nghĩ lại: giả sử bạn bước lên bàn cân và nó đọc được 150.. Việc đọc thang đo thậm chí có thể cung cấp cho bạn các đơn vị của lbs., Vâng, một thang đo đo lượng lực mà một vật thể tác động vì vậy chúng ta có thể giả sử rằng các đơn vị sau đó là lbf (pound-force). Và giáo viên vật lý của bạn nói với bạn rằng không có sự khác biệt giữa một pound-pound và pound-vì vậy điều đó có nghĩa là cơ thể của bạn bao gồm 150 pound khối lượng, phải không? Điều mà giáo viên vật lý của bạn KHÔNG nói với bạn là những giả định ẩn phải đúng cho mối quan hệ đó tồn tại. Có một cái gì đó rất sai về cơ bản với tuyên bố, khối lượng pound và lực lượng pound là như nhau!

Trước hết, pound-mass là một đơn vị khối lượng, và pound-lực là một đơn vị lực lượng (chờ đợi CÁI GÌ?!). Định luật chuyển động thứ hai của Newton cho chúng ta biết rằng lực ròng được đánh đồng bằng tích của khối lượng và gia tốc. Vì vậy, chúng ta có thể thấy rằng một mối quan hệ tồn tại giữa khối lượng và lực lượng, nhưng chúng ta KHÔNG BAO GIỜ nói rằng, khối lượng và lực lượng là như nhau!

Hãy nói rằng tôi đã có cùng một quy mô từ trên cao trong một chuyến đi đến sao hỏa; quy mô sẽ đọc gì ở đó? Bạn có ngạc nhiên không nếu thang đo tỷ lệ đọc là 57 57 lbs? Hay Hay điều gì xảy ra nếu tôi mang thang đo cho Sao Mộc và nó nói với tôi rằng tôi nặng cân 380 lbs? Chắc chắn rồi! Như chúng ta đã học trước đây, thang đo đang đo lượng lực mà bạn tác dụng do trọng lực (gia tốc). Và chúng ta biết rằng lực hấp dẫn trên các hành tinh này khác nhau do sự khác biệt về kích thước và khối lượng của chúng.

KHÁI NIỆM CHÍNH Lưu ý rằng khối lượng của bạn KHÔNG thay đổi từ hành tinh này sang hành tinh khác; chỉ số lượng lực tác dụng bởi khối lượng của bạn.

Vậy tại sao chúng ta cứ nghe rằng không có sự khác biệt giữa lực lượng pound và pound pound? Bởi vì các đơn vị tiếng Anh đã được tạo ra sao cho 1 lbm tạo ra 1 lbf ở đây trên Trái đất! Và không có gì khó chịu, đây là mối quan hệ khiến nó xảy ra:

1 lbf = 32.174 lbm ft / s ^ 2

Vì vậy, tuyên bố mà mọi người đang cố nói nên nghe có vẻ giống như trên trái đất, khối lượng cân nặng chịu trọng lực IS pound-lực lượng! Để minh họa rõ hơn về điểm này, hãy sử dụng định luật thứ hai của newton để tính lực bằng 1 đối tượng lbm ở đây trên trái đất:

Lực = khối lượng x gia tốc

hãy gia tốc = g = 32.174 ft / s ^ 2 (đây là hằng số hấp dẫn của Trái đất)

F = mxg = 1 lbm x (32.174 ft / s ^ 2) = 32.174 (lbm ft) / s ^ 2

Nhưng chúng tôi thực sự không thể khái niệm hóa các đơn vị lbm-ft / s2, vì vậy chúng tôi sử dụng mối quan hệ từ phía trên để chuyển đổi nó thành pound-force (lbf):

F = 32.174 lbm-ft / s ^ 2 x (1 lbf / 32.174 lbm ft / s ^ 2) = 1 lbf

Chúng tôi vừa chứng minh rằng 1 lbm tạo ra 1 lbf ở đây trên Trái đất! Nếu điều này là mới đối với bạn, bạn nên uống bia tối nay để ăn mừng một sự đột phá trong sự hiểu biết của bạn! Hãy tiến thêm một bước để chứng minh tại sao thang đo sẽ đọc khác nhau trên Sao Hỏa và Sao Mộc

'KHÁI NIỆM Ý TƯỞNG Mối quan hệ (ví dụ 1) từ phía trên KHÔNG thay đổi nếu bạn ở một hành tinh khác chỉ vì trọng lực thay đổi; điều này sẽ không có ý nghĩa và bạn sẽ thấy tại sao

Lực = khối lượng x gia tốc

hãy gia tốc = g = 12.176 ft / s ^ 2 (đây là hằng số hấp dẫn trên sao Hỏa)

để khối lượng = m = 150 lbm

F = mxg = 150 lbm x 12.176 ft / s ^ 2 = 1826.4 (lbm ft) / s ^ 2

Một lần nữa, hãy chuyển đổi số lượng này từ lbm-ft / s2, sang thứ mà chúng ta biết (lbf) bằng cách sử dụng mối quan hệ được minh họa ở trên:

F = (1826,4 lbm ft / s ^ 2) x (1 lbf / 32.174 lbm ft / s ^ 2) = 56,8 lbf

Mặc dù tôi tưởng tượng rằng bây giờ bạn đã nắm vững khái niệm này, chúng ta hãy thử dùng sao Mộc để thực sự gửi nó về nhà:

Lực = khối lượng x gia tốc

hãy tăng tốc = g = 81.336 ft / s ^ 2 (đây là hằng số hấp dẫn trên Sao Mộc)

để khối lượng = m = 150 lbm

F = mxg = 150 lbm) x 81.336 ft / s ^ 2 x (1 lbf / 32.174 lbm ft / s ^ 2) = 379.2 lbf

Bây giờ bạn đã nhìn thấy nó và bạn có thể nói rằng bạn hiểu nó! Vì vậy, hãy làm nổi bật những điểm quan trọng đối với mọi thứ mà chúng ta vừa trải qua:

• pound-mass (lbm) và pound-force (lbf) KHÔNG giống nhau

• khối lượng của một vật thể không đổi từ nơi này sang nơi khác (tức là từ Trái đất đến Sao Hỏa) nhưng lực mà nó tác động lên IS khác nhau

• Mối quan hệ sau đây là chìa khóa để hiểu liên kết giữa lbm và lbf:

1 lbf = 32.174 lbm ft / s ^ 2

Trang bị cho mình kiến ​​thức này để bạn có thể chiến đấu tốt: lần sau khi bạn nghe ai đó nói rằng pound-pound và pound-force là như nhau, bạn có thể tự tin nói rằng THÍCH THÍCH HELL THEY!

Hoàn toàn có, bạn có thể. Trong thực tế, khối lượng của một con sên có nguồn gốc từ gia tốc do trọng lực .

Tôi sẽ cố gắng làm cho nó đơn giản nhất có thể và sẽ cung cấp một ví dụ:

-Đầu tiên tất cả bỏ qua từ sên ... Tôi biết đó là đơn vị tiêu chuẩn cho khối lượng và lbm cũng vậy. bạn sẽ thấy lbm được sử dụng trong văn bản của bạn và trong cuộc sống thực 99% thời gian. Một khi bạn hiểu rõ khái niệm này, bạn có thể tiếp tục làm quen với việc sử dụng sên.

-Nhìn Newton là lực cần thiết để di chuyển khối lượng 1kg thêm 1m / s ^ 2

-Nhìn lực pound (lbf) là lực cần thiết để di chuyển khối lượng 1lbm thêm 32,2ft / s ^ s

Nhìn vào hai điểm cuối cùng ở trên, rõ ràng newton rất khác so với lbf

• Trên bề mặt trái đất, 1kg tạo ra một lực 9,81N ... hoặc 9,81kgm / s ^ 2

• Trên bề mặt trái đất, 1lbm tạo ra lực 1lbf ... hoặc 32.2lbft / s ^ 2

Làm cho ý nghĩa? ... hãy thử một ví dụ.

HỎI : Một phi hành gia có khối lượng 100kg (220lbs) trọng lượng (lực) của anh ta là bao nhiêu nếu anh ta ở trên trái đất? Nếu anh ta ở trên một hành tinh có trọng lực 5m / s ^ 2 (16,4ft / s ^ 2) thì sao?

TRẢ LỜI :

Trái đất :

Đơn vị SI -> 100kg * 9,81m / s ^ 2 = 981kgm / s ^ 2 = 981N

Đơn vị hoàng gia -> 220lbs * 32,2ft / s ^ 2 = 7084 lbmft / s ^ 2 = 220lbf

Hành tinh ngẫu nhiên :

Đơn vị SI -> 100kg * 5m / s ^ 2 = 500kgft / s ^ 2 = 500N

đơn vị hoàng gia -> 220lbs * 16,4ft / s ^ 2 = 3608 lbmft / s ^ 2 = 3608 / 32.2 = 112lbf

lbm và lbf không giống nhau - chúng chỉ có cùng giá trị trong một tình huống, khi xử lý trọng lực ở mực nước biển ... kiểm tra một tình huống không có trọng lực, lực do một tia nước tạo ra.

• mật độ nước: 62,4 lbm / ft ³
• diện tích vòi phun: 0,06 ft ²
• vận tốc: 10 ft / s
• lưu lượng thể tích = diện tích * vel = 0,6 ft ³ / s
• F = dwater * lưu lượng thể tích * vel = 374,4 lbm ft / s ²

để chuyển đổi sang lbf

F = 374,4 lbm ft / s ² chia cho 32,2 lbm-ft / lbf-s ² = 11,63 lbf

thật đơn giản khi nghĩ về số lượng lbm lớn hơn số lượng lbf, bạn mong đợi chúng giống như chúng thường được thay thế, pound có thể được sử dụng cho khối lượng hoặc lực - mà nó phải được chia cho 32,2 lbm- ft / lbf-s ² không chỉ 32.2 và không trọng lực. Trong hệ thống SI

• mật độ nước 1000 kg / m ³
• diện tích vòi phun 0,005574 m ²
• vận tốc 3.048 m / s
• lưu lượng thể tích = diện tích * vận tốc = .01699 m ³ / s
• F = dwater * lưu lượng thể tích * vận tốc = 51,78 kg m / s ² là một newton nên 51,78 N
• 1 lbf = 32,2 ft / s ² lbm
• 1 lbm = .03106 s ² / ft lbf - thật kỳ lạ - trong đó bạn phải thêm đơn vị vào chuyển đổi

dẫn đến câu hỏi - lbs là gì ??? nếu không phải lbf và lbm thì không có gì khác thì thao tác toán học tạo ra nhiều sự nhầm lẫn, nhưng hệ thống SI có một vấn đề tương tự. Khi bạn cân đôi khi bạn đang đo một lực, nhưng trong SI, chúng tôi ghi lại lực này theo khối lượng (kg). Tại sao chúng ta không thể tạo ra một hệ thống có ý nghĩa nằm ngoài tôi. Sự nhầm lẫn đến từ hệ thống tiếng Anh, chúng ta không nên hỏi cân nặng của bạn là bao nhiêu mà là khối lượng của bạn là bao nhiêu. Thay vì nặng 170 lbs, tôi sẽ trả lời rằng tôi có khối lượng 5,474 lbm ft / s ²(170 * 32.2) - thời gian để ăn kiêng tôi nghĩ. Tất nhiên điều này là vô lý. Sự nhầm lẫn xuất phát từ sự tăng trưởng quá mức, tức là 12 inch trong một bước chân, do đó 32,2 lbm trong một lbf là không đúng sự thật. lbm (khối lượng) phải được tăng tốc trước khi áp dụng hằng số hấp dẫn (gc). Nếu tôi muốn tìm khối lượng của mình, tôi sẽ lấy trọng lượng 170 lbs của mình chia ra lực hấp dẫn cục bộ, giả sử 30ft / s2 = 5.667 lbf / (ft / s2) và sau đó nhân nó với gc (hằng số hấp dẫn) 32,2 lbm- ft / (lbf-s2) để có 182,5 lbm

Cá nhân, tôi nghĩ rằng anh chàng đã đưa ra khối lượng pound (lbm) là chứng khó đọc. Những gì tôi nghĩ rằng anh ấy thực sự muốn làm là nói rằng;

1 lbm * 32,2 ft / s2 = 32,2 lbf sẽ là hoàn hảo, một lbf = lbm ft / s2, nhưng một số lý do ngớ ngẩn, ông quyết định rằng

1 lbm * 32,2 ft / s2 nên = 1 lbf ở mực nước biển trên trái đất, vì vậy để làm cho các đơn vị hoạt động, bạn phải chia bên trái hoặc nhân bên phải với gc tức là 32,2 lbm-ft / lbf-s2. Điều này có nghĩa là lbm không thực sự là một đơn vị khối lượng, mà là một đơn vị hằng số hấp dẫn khối lượng (rất vô lý) vì vậy khi bạn nhân lbm với gia tốc, bạn phải chia ra hằng số hấp dẫn trước khi bạn có thể có được một lực. Khác với nhầm lẫn tại sao mọi người sẽ đến với một đơn vị như vậy ???? và tại sao chúng ta chính xác trong việc giữ một đơn vị như vậy ???

nước sẽ có mật độ 2 lbm / ft3 dễ dàng hơn bao nhiêu, sao cho 2 lbm / ft3 * 32,2 ft / s2 = 64,4 lbf / ft2 thay vì

62,4 lbm / ft3 * 32,2 ft / s2 / (32,2 lbm-ft / lbs-s2) = 62,4 lbf / ft2

logic làm tôi thất vọng ... làm ơn, ai đó khai sáng cho tôi ......

Đây là cách tôi thích nghĩ về nó. lbf là lực tác động lên khối lượng. Đây là những gì, ví dụ, quy mô phòng tắm của bạn đang đo. lbm là khối lượng thực của vật thể. Vì vậy, F = m * a tính theo đơn vị tiếng Anh, lbf = lbm * a (còn gọi là trọng lực 32,2 ft / s2).

Đó là ít nhất là cách tôi luôn luôn nhìn vào nó.