15

Diberikan:

Teks termodinamika saya berbunyi sebagai berikut:

Dalam satuan SI, satuan gaya adalah newton ( ), dan didefinisikan sebagai gaya yang diperlukan untuk mempercepat massa pada laju . Dalam sistem bahasa Inggris, satuan gaya adalah gaya pon ( ) dan didefinisikan sebagai gaya yang diperlukan untuk mempercepat massa (1 slug) dengan kecepatan . Itu adalah... $N$ $1\cdot kg$ $1\cdot\frac{m}{s^2}$ $lbf$ $32.174\cdot lbm$ $1\cdot\frac{ft}{s^2}$

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}}

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

Pertanyaan:

Untuk semua tujuan praktis, seperti pada kondisi STP atau dekat dengannya seperti ketika kita memiliki akselerasi permukaan laut yang bulat karena gravitasi , dapatkah saya hanya pikirkan dengan cara berikut ... $32.2\frac{ft}{s^2}$ $(101\cdot kPa)$ $lbf$

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

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

dan untuk berat objek yang memiliki massa $1\cdot kg$ (juga di permukaan laut) dalam satuan SI sebagai ...

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

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

Ya atau tidak dan mengapa?

mechanical-engineering thermodynamics international Jules Manson
sumber

Saya tidak yakin apa artinya "kondisi STP". Bisakah Anda mengklarifikasi?

AndyT

2

@AndyT STP adalah singkatan dari Standard Temperature and Pressure. Ini memiliki definisi yang tepat, tetapi pada dasarnya berarti suhu kamar di permukaan laut.

Chris Mueller

2

Saya melakukan fisika dasar pada 1960-an dengan massa pon, kekuatan pon, ponal, dan kaki yang sangat membingungkan dan membingungkan. Slug adalah penyelamat jangka pendek. Kemudian datanglah SI di akhir 60-an dengan newton dan kilogram meter kedua dan semuanya ringan !! Menghabiskan karir saya sebagai guru fisika, tetapi TIDAK akan merenungkan ini tetapi untuk kesederhanaan SI !!

Graham

12

bukan unit dasar. Slug adalah unit dasar. $Lb_m$

$32.2\ lb_m = 1\ slug$

Untuk mengonversi ke : $1\ lb_m$ $lb_f$

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

Oleh karena itu akan menghasilkan di Bumi di STP. $1\ lb_m$ $1\ lb_f$

Video ini sangat baik dalam menjelaskannya.

James Koerlin
sumber

2

Jawaban ini salah. Siput bukanlah unit dasar massa dalam sistem AS biasa. Pound (massa) adalah. Siput adalah penemuan agak terlambat oleh para ilmuwan AS dan insinyur yang melihat keuntungan dari

(sebagai lawan

, yang merupakan bentuk dari hukum kedua Newton ketika kekuatan adalah dalam pound-force, massa di pound, dan akselerasi dalam satuan kaki per detik kuadrat). Pound telah ada untuk waktu yang sangat lama. Siput itu belum berumur satu abad.

F = m a

$F=ma$

F = k m a

$F=kma$

David Hammen

6

Buku teks tidak lengkap. Hukum Newton biasanya ditulis . Satuan SI massa adalah dan bahwa kekuatan adalah . Salah satu kelebihan SI adalah bahwa ia memperjelas perbedaan antara massa dan gaya (terutama berat). Dalam sistem Kerajaan Inggris kuno ada beberapa opsi: $F=ma$ $kg$ $N$

kita bisa mengukur massa dalam pound_mass ; unit gaya yang sesuai adalah yang jarang digunakan poundal . $lbm$ $pdl$
kita bisa mengukur kekuatan dalam pound_force ; unit massa yang sesuai adalah . $lbf$ $slug$

Namun, Anda akan sering melihat dan dalam dokumen yang sama. Ini sangat dapat diterima: itu setara dengan menormalkan Hukum Newton dengan percepatan gravitasi untuk menghasilkan . Kegagalan untuk menyatakan ini yang menyebabkan kebingungan. $lbm$ $lbf$ $F=ma/g$

rdt2
sumber

4

Massa 1 pon adalah massa yang beratnya satu pon dalam gravitasi 1 g. Untuk sebagian besar kasus praktis, satu pon massa dan satu pon berat menentukan jumlah barang yang sama di permukaan bumi.

Untuk mendefinisikan massa pon, kami mengatur ulang hukum Newton dari F = mA menjadi

m = F / A

kemudian tancapkan keterangan untuk mendapatkan massa pound:

1 pon massa = (1 pon gaya) / (32.174 kaki / s²)

Olin Lathrop
sumber

4

Tampaknya ada beberapa kebingungan di sini. Dalam sistem Inggris (atau Amerika) ukuran massa "resmi" adalah siput. Ternyata 32,2 lbm = 1 siput. Jadi untuk menghubungkan ke persamaan F = MA Anda dapat menggunakan M dalam siput, A dalam ft / detik dan F dalam lbf. Dan, seperti yang dikatakan seseorang, pada gravitasi "standar" 1 lbm memberikan 1 lbf pada dukungannya (beratnya). Jika Anda akan melakukan perhitungan yang signifikan, yang terbaik, menurut saya, untuk menyingkirkan semua penunjukan lbm dan mengubah segalanya menjadi siput.

Gary Casey
sumber

4

lbf memiliki dua definisi dan seorang teman bernama Poundal

(1) Sistem EE

l b f := \frac{l b m * 32.174049 f t}{s^{2}}

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

l b f = \frac{1 s l u g}{32.174049 l b m} \frac{1 l b m * 32.174049 f t}{s^{2}}

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

: = \frac{s l kamu g * f t}{s^{2}}

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

Ketahui unit dasar sistem unit tempat Anda bekerja agar solusi akhir APAPUN diterapkan dengan tepat. Kedua bentuk itu benar!

(3) Sistem AE

hal d l = \frac{1}{32.174049} \frac{l b m * 32.174049 f t}{s^{2}}

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

: = \frac{l b m * f t}{s^{2}}

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

Pada dasarnya, (1), (2) dan (3) semuanya membaginya dengan 32.174049, namun, kapan dan bagaimana hal itu membuat perbedaan.

Ketahui unit dasar sistem Anda, lbf akan selalu menjadi masalah ambiguitas selama ia ada dalam bentuk simbolisnya saat ini. Saya sarankan mengadopsi sdl untuk (2) lbf dengan unit slug , ambiguitas pound adalah hukuman yang tidak biasa lb, lbs, lbm, lbf, lbf ...

Timothy LJ Stewart
sumber

4

Saya menulis makalah ini sebagai tanggapan terhadap pernyataan yang dibuat oleh Profesor Dynamics bahwa "tidak ada perbedaan antara lbm dan lbf." Diskusi dari para siswa yang mengikuti mengungkapkan kesalahan konsep besar yang tampaknya berasal dari penyalahgunaan pernyataan di atas. Ini memiliki beberapa bantuan komedi, sehingga membuatnya lebih tertahankan;) Selamat Menikmati!

Hubungan lbm-lbf: Mengapa Itu Penting

oleh Kevin McConnell

Apakah benar-benar ada perbedaan antara massa pound dan kekuatan pound? Banyak orang bahkan mungkin bertanya, "Apa-apaan ini?" Nah, Anda bisa mengarahkan jari ke guru fisika kelas enam Anda (atau siapa pun yang mungkin telah menyesatkan Anda) atas kebingungan yang menyelimuti pertanyaan sederhana ini. Tapi jangan khawatir, tidak ada kata terlambat untuk mempelajari sesuatu yang baru (dan sesuatu yang tidak dapat disangkal penting).

Berikut ini sesuatu untuk dipertimbangkan: katakanlah Anda menginjak skala dan berbunyi "150." Pembacaan skala bahkan dapat memberi Anda unit "£". Nah, skala mengukur jumlah gaya yang diberikan benda. jadi kita dapat mengasumsikan bahwa unit-unit itu adalah lbf (pound-force). Dan guru fisika Anda memberi tahu Anda bahwa tidak ada perbedaan antara satu pon massa dan satu pon kekuatan sehingga harus berarti bahwa tubuh Anda juga terdiri dari 150 pon massa, kan? Apa yang guru fisika Anda TIDAK katakan kepada Anda adalah asumsi tersembunyi yang harus benar agar hubungan itu ada. Ada sesuatu yang secara fundamental salah dengan pernyataan itu, "pound-massa dan pound-force adalah hal yang sama!"

Pertama, pound-massa adalah satuan massa, dan pound-force adalah satuan kekuatan (tunggu ... APA ?!). Hukum gerak kedua Newton memberi tahu kita bahwa gaya total disamakan oleh produk massa dan akselerasi. Jadi, kita dapat melihat bahwa ada hubungan antara massa dan kekuatan, tetapi kita tidak akan pernah mengatakan, "massa dan kekuatan adalah hal yang sama!"

Katakanlah saya mengambil skala yang sama dari atas dalam perjalanan ke mars; skala apa yang akan dibaca di sana? Apakah Anda akan terkejut jika pembacaan skala sebagai "£ 57?" Atau bagaimana jika saya membawa skala ke Jupiter dan mengatakan bahwa saya menimbang "£ 380?" Apakah skalanya benar? Benar! Seperti yang kita pelajari sebelumnya, skala mengukur jumlah gaya yang Anda gunakan karena gravitasi (percepatan). Dan kita tahu bahwa gravitasi di planet-planet ini berbeda karena perbedaan ukuran dan massa.

KONSEP UTAMA Perhatikan bahwa massa Anda TIDAK berubah dari planet ke planet; hanya jumlah kekuatan yang diberikan oleh massa Anda.

Jadi mengapa kita terus mendengar bahwa tidak ada perbedaan antara massa pound dan kekuatan pound? Karena satuan bahasa Inggris dibuat sedemikian sehingga 1 lbm memberikan 1 lbf di Bumi! Dan tanpa basa-basi lagi, inilah hubungan yang membuatnya terjadi:

1 lbf = 32.174 lbm ft / s ^ 2

Jadi, pernyataan bahwa orang-orang berusaha mengatakan harus terdengar lebih seperti "di bumi, pound-massa tunduk pada gravitasi IS pound-force!" objek lbm di bumi:

Gaya = massa x percepatan

biarkan akselerasi = g = 32.174 ft / s ^ 2 (ini adalah konstanta gravitasi Bumi)

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

Tapi kami tidak bisa benar-benar membuat konsep satuan lbm-ft / s2, jadi kami menggunakan hubungan dari atas untuk mengubahnya menjadi gaya pound (lbf):

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

Kami baru saja membuktikan bahwa 1 lbm diberikan 1 lbf di Bumi! Jika ini baru bagi Anda, Anda harus minum bir malam ini untuk merayakan terobosan dalam pemahaman Anda! Mari kita melangkah lebih jauh untuk mendemonstrasikan mengapa skala akan membaca berbeda di Mars dan Jupiter

'KONSEP UTAMA KUNCI Hubungan (mis. 1) dari atas TIDAK berubah jika Anda berada di planet yang berbeda hanya karena gravitasi berubah; ini tidak masuk akal dan Anda akan melihat alasannya

Gaya = massa x percepatan

biarkan akselerasi = g = 12.176 ft / s ^ 2 (ini adalah konstanta gravitasi di Mars)

misalkan massa = m = 150 lbm

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

Sekali lagi, mari kita ubah kuantitas ini dari lbm-ft / s2, menjadi sesuatu yang kita ketahui (lbf) dengan menggunakan hubungan yang digambarkan di atas:

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

Meskipun saya membayangkan bahwa Anda sekarang memiliki pemahaman yang kuat tentang konsep ini, mari kita coba di Jupiter untuk benar-benar mengirimkannya pulang:

Gaya = massa x percepatan

biarkan akselerasi = g = 81.336 ft / s ^ 2 (ini adalah konstanta gravitasi pada Jupiter)

misalkan massa = 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

Sekarang Anda telah melihatnya dan Anda dapat mengatakan bahwa Anda memahaminya! Jadi, mari kita sorot poin-poin penting untuk semua yang baru saja kita bahas:

pound-massa (lbm) dan pound-force (lbf) TIDAK sama
massa suatu benda adalah konstan dari satu tempat ke tempat lain (yaitu dari Bumi ke Mars) tetapi gaya yang diberikannya berbeda
Hubungan berikut adalah kunci untuk memahami hubungan antara lbm dan lbf:

1 lbf = 32.174 lbm ft / s ^ 2

Persenjatai diri Anda dengan pengetahuan ini sehingga Anda dapat bertarung dengan pertarungan yang baik: pada saat Anda mendengar seseorang mengatakan bahwa pound-mass dan pound-force adalah hal yang sama, Anda dapat dengan yakin mengatakan "SEPERTI APANYA MEREKA!"

Kevin McConnell
sumber

1

Tentu saja bisa. Faktanya, massa siput berasal dari percepatan karena gravitasi .

AndyT
sumber

1

Saya akan mencoba membuatnya sesederhana mungkin dan akan memberikan contoh:

-Pertama-tama abaikan kata siput ... Saya tahu itu adalah satuan standar untuk massa dan juga lbm. Anda akan melihat lbm digunakan dalam teks Anda dan dalam kehidupan nyata 99% dari waktu. Setelah Anda memahami konsep ini dengan baik, Anda bisa membiasakan diri menggunakan siput.

-Pikirkan newton sebagai gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan massa 1kg dengan 1m / s ^ 2

-Pikirkan pound-force (lbf) sebagai gaya yang diperlukan untuk memindahkan massa 1lbm sebesar 32.2ft / s ^ s

Melihat dua poin terakhir di atas, jelas bahwa newton sangat berbeda dengan lbf

Di permukaan bumi, 1kg mengerahkan kekuatan 9.81N ... atau 9.81kgm / s ^ 2
Di permukaan bumi, 1lbm memberikan gaya 1lbf ... atau 32.2lbft / s ^ 2

Masuk akal? ... mari kita coba contoh.

PERTANYAAN : Seorang astronot memiliki massa 100kg (220lbs) berapa beratnya (kekuatan) jika dia ada di bumi? bagaimana jika dia berada di sebuah planet dengan gravitasi 5m / s ^ 2 (16,4ft / s ^ 2)?

JAWABAN :

Bumi :

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

Imperial unit -> 220lbs * 32.2ft / s ^ 2 = 7084 lbmft / s ^ 2 = 220lbf

Planet acak :

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

unit imperial -> 220lbs * 16,4ft / s ^ 2 = 3608 lbmft / s ^ 2 = 3608 / 32.2 = 112lbf

Floyd
sumber

0

lbm dan lbf tidak sama - mereka hanya memiliki nilai yang sama dalam satu situasi, ketika berhadapan dengan gravitasi di permukaan laut ... memeriksa situasi tanpa gravitasi, gaya yang dihasilkan oleh semburan air.

kepadatan air: 62,4 lbm / ft ³
area nozzle: 0,06 kaki ²
kecepatan: 10 ft / s
aliran volume = area * vel = 0,6 ft ³ / s
F = dwater * aliran volume * vel = 374,4 lbm ft / s ²

untuk mengkonversi ke lbf

F = 374,4 lbm ft / s ² bagi dengan 32,2 lbm-ft / lbf-s ² = 11,63 lbf

itu hanya kontra intuitif untuk menganggap kuantitas lbm lebih besar daripada kuantitas lbf, Anda berharap mereka sama dengan mereka sering dipertukarkan, pound dapat digunakan untuk massa atau kekuatan - yang harus dibagi dengan 32,2 lbm- ft / lbf-s ² bukan hanya 32.2 dan bukan gravitasi. Dalam sistem SI

kepadatan air 1000 kg / m ³
area nozzle 0,005574 m ²
kecepatan 3,048 m / s
aliran volume = area * kecepatan = .01699 m ³ / dtk
F = dwater * aliran volume * kecepatan = 51,78 kg m / s ² yang merupakan newton jadi 51,78 N
1 lbf = 32,2 ft / s ² lbm
1 lbm = .03106 s ² / ft lbf - hanya aneh - karena Anda harus menambahkan unit ke konversi

yang mengarah ke pertanyaan - apa lbs ??? jika tidak lbf dan lbm tidak lebih dari manipulasi matematika yang menciptakan banyak kebingungan, tetapi sistem SI memiliki masalah yang sama. Ketika Anda menimbang suatu saat Anda mengukur kekuatan, namun dalam SI kami mencatat gaya ini dalam satuan massa (kg). Mengapa kita tidak dapat membuat sistem yang masuk akal adalah di luar jangkauan saya. Kebingungan datang dari sistem bahasa Inggris, kita seharusnya tidak bertanya berapa berat Anda, tetapi berapa berat Anda. Alih-alih berbobot 170 lbs, saya akan menjawab mengatakan bahwa saya memiliki massa 5,474 lbm ft / s ²(170 * 32.2) - waktu untuk diet saya pikir. Tentu saja ini konyol. Kebingungan berasal dari generalisasi yang berlebihan, yaitu 12 inci di kaki, oleh karena itu 32,2 lbm dalam lbf tidak benar. lbm (massa) harus dipercepat sebelum konstanta gravitasi (gc) dapat diterapkan. Jika saya ingin menemukan massa saya, saya akan mengambil berat 170 lbs untuk membagi tarikan gravitasi lokal, katakanlah 30ft / s2 = 5,667 lbf / (ft / s2) dan kemudian kalikan dengan gc (konstanta gravitasi) 32,2 lbm- ft / (lbf-s2) untuk mendapatkan 182,5 lbm

Secara pribadi, saya pikir orang yang datang dengan massa pound (lbm) menderita disleksia. Apa yang saya pikir dia benar-benar ingin lakukan adalah menyatakan itu;

1 lbm * 32.2 ft / s2 = 32.2 lbf yang seharusnya sempurna, lbf = lbm ft / s2, tetapi beberapa alasan bodoh ia memutuskan bahwa

1 lbm * 32.2 ft / s2 harus = 1 lbf di permukaan laut di bumi, jadi untuk membuat unit berfungsi, Anda harus membagi sisi kiri atau mengalikan sisi kanan dengan gc yaitu 32.2 lbm-ft / lbf-s2. Ini berarti bahwa lbm sebenarnya bukan satuan massa, tetapi satuan konstanta gravitasi massa (yang konyol) sehingga ketika Anda mengalikan lbm dengan akselerasi Anda harus membagi konstanta gravitasi sebelum Anda dapat memperoleh gaya. Selain karena kesalahan mengapa ada orang yang datang dengan unit seperti itu ???? dan mengapa kita tepat dalam menjaga unit seperti itu ???

betapa mudahnya air memiliki kerapatan 2 lbm / ft3, sehingga 2 lbm / ft3 * 32.2 ft / s2 = 64,4 lbf / ft2 daripada

62,4 lbm / ft3 * 32.2 ft / s2 / (32.2 lbm-ft / lbs-s2) = 62.4 lbf / ft2

Logikanya gagal saya ... tolong, seseorang mencerahkan saya ......

sinar
sumber

Apa yang ditambahkan jawaban ini yang tidak ada dalam jawaban yang ada?

agentp

jawabannya mencoba untuk menunjukkan kesalahpahaman mudah bahwa jawaban lain dapat menyebabkan seseorang membuat, yaitu bahwa lbs = 32,2 lbm tidak. massa perlu dikalikan dengan akselerasi sebelum dibagi oleh "konstanta gravitasi" untuk mengubahnya menjadi lbf atau lbf perlu dibagi dengan akselerasi sebelum dikalikan dengan "konstanta gravitasi" untuk mengubahnya menjadi lbm - saya pikir titik-titik ini tidak ada di pos lain.

ray

-1

Begini cara saya suka memikirkannya. lbf adalah gaya yang bekerja pada massa. Inilah yang, misalnya, mengukur skala kamar mandi Anda. lbm adalah massa aktual objek. Jadi F = m * a dalam satuan bahasa Inggris, lbf = lbm * a (alias gravitasi 32,2 ft / s2).

Setidaknya itulah yang selalu saya lihat.

Harun
sumber

Pound-force (lbf) vs Pound-mass (lbm)

Jawaban:

lbf memiliki dua definisi dan seorang teman bernama Poundal

Hubungan lbm-lbf: Mengapa Itu Penting