ポンド（力）

ポンドフォース
単位系イギリス工学単位、イギリス重力システム
記号lbf
変換
1 lbf in ......は...に等しい
   SI単位系   4.448222  N
   CGS単位系   444,822.2  dyn
   絶対イギリス単位系   32.17405  pdl
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ポンド力（記号：lbf [1]、lb f [ 2]とも呼ばれる）は、英国工学単位系[a]やフィート・ポンド・秒法[3]など、いくつかの計測システムで使用される力の単位です

ポンド力は、質量の単位であるポンド質量（lb）（単に「ポンド」と呼ばれることが多い）と混同しないでください。また、エネルギーの単位であるフィートポンド（ft⋅lbf）やトルクの単位であるポンドフィート（lbf⋅ft）とも混同しないでください。

定義

ポンド力は、地球の表面上で1常用ポンドの質量に及ぼされる重力に等しい。18世紀以降、この単位は低精度の測定に使用されており、地球の重力の小さな変化（赤道から極まで最大0.5%変化する）は安全に無視できます。[4]

しかし、20世紀には、より正確な定義が必要になり、重力による加速度の標準化された値が必要になりました。

常用ポンドと標準重力の積

ポンド力は、1常用ポンド（正確には0.45359237 kg）と標準重力加速度（約32.174049 ft/s 2 (9.80665 m/s 2 )）の積です。[5] [6] [7]

標準重力場の加速度の標準値（g n）と国際常用ポンド（lb）を合わせると、ポンド力は次のようになります。 32.174 049   ft⋅lb/s 2 （4.4482216152605 N） [b]

この定義は、スラグを用いて言い換えることができます。スラグの質量は32.174049 lbです。ポンド力は、スラグを次の速度で加速するために必要な力の量です1フィート/秒2なので、

他の単位への変換

力の単位
ニュートンダインキログラム重、
キロポンド		ポンド重パウンダル
1  N≡ 1 kg⋅m/秒2＝ 10 5  dyn≈ 0.101 97  kgf≈ 0.224 81  lb F≈ 7.2330 pdl
1  dyn＝ 10 −5  N≡ 1 g⋅cm/s 2≈ 1.0197 × 10 −6  kgf≈ 2.2481 × 10 −6  lb F≈ 7.2330 × 10 −5  pdl
1  kgf＝ 9.806 65  N＝ 980 665  dyn≡ g n × 1 kg    ≈ 2.2046  lb F≈ 70.932 pdl
1  lb F≈ 4.448 222  N≈ 444 822  dyn≈ 0.453 59  kgf≡ g n ×   1 ポンド≈ 32.174 pdl
1  pdl≈ 0.138 255  N≈ 13 825  dyn≈ 0.014 098  kgf≈ 0.031 081  lb F≡ 1 lb⋅ ft /s 2
g nの値(9.806 65  m/s 2 ) は、ここではすべての重力単位に使用されます。

フィート・ポンド・秒 (FPS) 単位系

文脈によっては、「ポンド」という用語は、質量の単位ではなく、力の単位を指すためにほぼ独占的に使用されます。そのような用途では、質量の単位はスラグ、つまりlbf⋅s 2 /ftです。他の文脈では、「ポンド」という単位は質量の単位を指します。質量の単位としてのポンドの国際標準記号はlbです。[8]

質量と力または重さの単位への3つのアプローチ[9] [10]
底		力重さ質量
運動の第二法則m = ⁠F/a⁠F = ⁠W ⋅ a/g⁠F = m ⋅ a
システムBGGMEEMAECGSMTSSI
加速度( a )ft/s 2m/s 2ft/s 2m/s 2ft/s 2ガロンm/s 2m/s 2
質量( m )スラグヒルポンド質量キログラムポンドグラムトンキログラム
力( F )、
重さ( W )		ポンドキロポンドポンド力キロポンドパウンダルダインステーンニュートン
圧力( p )ポンド毎平方インチ工業用気圧ポンド力毎平方インチ標準気圧ポンド/平方フィートバリーパイズパスカル

「工学」単位系（中央の列）では、地球表面における質量単位（ポンド質量）の重さは、力の単位（ポンド力）とほぼ等しくなります。これは、1ポンドの質量が重力により1ポンドの力を及ぼすため便利です。ただし、他の単位系とは異なり、力の単位は質量単位に加速度単位を乗じたものと等しくないことに注意してください[11]。ニュートンの第二法則F = m ⋅ aを使用するには、別の係数g cが必要であり、通常は32.174049 (lb⋅ft)/(lbf⋅s 2 )とされます。「絶対」単位系は一貫性のある単位系です。質量の単位としてスラグを使用することで、「重力」単位系（左の列）はそのような定数を必要としません。SI単位系は、キログラムとメートルを基本単位とする「絶対」メートル法です。

推力ポンド

ポンド推力という用語は、特定の文脈においてポンド力の別名です。ジェットエンジンやロケットに関する米国の資料で頻繁に見られ、その中にはFPS表記法を使い続けているものもあります。例えば、スペースシャトルの2基の固体ロケットブースターがそれぞれ生み出した推力は330万ポンド力（14.7MN）で 、合計すると660万ポンド力（29.4MN）でした。[12] [13]

参照

注釈と参考文献

  1. ^ その名前にもかかわらず、このシステムは米国慣用単位に基づいており、米国でのみ使用されています。
  2. ^ 国際常用ポンドは正確に0.453 592 37  kgと定義されています。
  1. ^ IEEE標準計測単位文字記号（SI単位、慣用インチポンド単位、およびその他の特定の単位）、IEEE Std 260.1™-2004（IEEE Std 260.1-1993の改訂）
  2. ^ Fletcher, Leroy S.; Shoup, Terry E. (1978), Introduction to Engineering, Prentice-Hall, ISBN 978-0135018583LCCN 77024142 、 2019年12月6日にオリジナルからアーカイブ、 2017年8月3日閲覧。: 257 
  3. ^ 「質量と重量」。engineeringtoolbox.com 。 2010年8月18日にオリジナルからアーカイブ。2010年8月3日閲覧
  4. ^ 重力加速度は地球の表面上で変化し、一般的に赤道では約32.1フィート/秒平方（9.78 m/秒平方）から極では約32.3フィート/秒平方（9.83 m/秒平方）まで増加します。
  5. ^ BS 350：パート1：1974 変換係数および表、パート1。表の基礎。変換係数。英国規格協会。1974年。43ページ
  6. ^ 1901年、第3回CGPM（Wayback Machineで2012年2月7日にアーカイブ）は次のように宣言しました（第2回決議）。

    国際度量衡局（IGPM）で地球の重力による標準加速度として採用されている値は980.665 cm/s²であり、これはすでに一部の国の法律で定められている値です

    この値は、SI単位系の導入以来使用が推奨されていない力の単位であるキログラム力を計算するための従来の基準でした。

  7. ^ バリー・N・テイラー著、『国際単位系（SI）の使用ガイド』、1995年、 NIST特別出版811、付録B注24
  8. ^ IEEE Std 260.1™-2004、『計測単位のIEEE標準文字記号（SI単位、慣用インチポンド単位、およびその他の特定の単位）』
  9. ^ Comings, EW (1940). 「英国工学単位とその寸法」、Industrial & Engineering Chemistry . 32 (7): 984– 987. doi :10.1021/ie50367a028
  10. ^ Klinkenberg, Adrian (1969). 「アメリカ工学単位系とその次元定数 g c」. Industrial & Engineering Chemistry . 61 (4): 53– 59. doi :10.1021/ie50712a010.
  11. ^ 加速度の単位は、距離の単位を時間の単位の2乗で割ったものです。
  12. ^ 「宇宙発射装置 - スペースシャトル」. www.braeunig.us . 2018年4月6日時点のオリジナルからアーカイブ。 2018年2月16日閲覧。推力：総合推力29.36 MN SL（打ち上げ時の最大推力は50秒後に1/3に減少）
  13. ^ リチャード・マーティン（2001年1月12日）「ロシア発、100万ポンドの推力で」wired.com。2019年9月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年11月25日閲覧。

一般的な情報源

  • オーバート、エドワード・F.（1948年）『熱力学』。ニューヨーク：DJレゲット・ブック・カンパニー。第1章「寸法と単位の概要」、1～24ページ。
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