Tom Lodgsons klassiske lærebok Orbital Mechanics: Theory and Applications måler ofte energi i foot-pounds, som jeg alltid hadde tenkt å måle dreiemoment. Boken definerer det ikke. Er det den arkaiske fotpundkraften [sic], eller gravitasjonspotensialenergien til ett pund heiset en fot i et konstant gravitasjonsfelt, eller noe annet? (Er denne enheten fortsatt i bruk i luftfart? eller i andre felt?)
Kommentarer
- Det ' er absolutt sant at det samme settet med enheter kan beskrive flere situasjoner. Se på for eksempel noen av tabellene over konstanter i NIST-standarden SP811
Svar
Er det … gravitasjonspotensialenergien til ett pund heist en fot i et konstant gravitasjonsfelt …?
Ja, det er det!
For å være energi, må pundet være parallelt med foten.
$$ E = \ int \ mathbf {F} \ cdot d \ mathbf {s} $$
For å være dreiemoment, må pundet være vinkelrett på foten
$$ \ tau = \ mathbf {r} \ times \ mathbf {F} $$
1 fotpund (eller pundfot) energi er 9,81 (m / s ^ 2) / 2,2 (kgf / lb) / 3.3 (ft / m) = 1,35 Joule.
Kommentarer
- @RussellBorogove i fysikk er de, og må være, de samme ting. Ordren kan ikke ha noe å si, så jeg ' m tvunget til å hamre på foten min og holde meg til prinsippene mine.
- Den siste linjen her understreker at mine to gjetninger for enhet ' betydningen er ekvivalent. Bingo!
- Herlig ordspill … og den uvaskede rasen (som jeg altså må være medlem av) bruker også lb-ft og ft-lb om hverandre.
- Re, " parallell, " … " vinkelrett ", … Den beskrivelsen maskerer sannheten noe. For å være energi, må objektet som kraftpunden påføres bevege seg en fot i retning av kraften. For å være dreiemoment trenger ingenting å bevege seg, men kraftpunden må påføres et punkt som er en fot unna rotasjonsaksen, og radius og akse og kraften må være gjensidig vinkelrett.
- Jeg antar at det ville være åpenbart for en fysiker. Kanskje ikke så opplagt for noen som sliter med å forstå hvordan dreiemoment og energi kan synes å være spesifisert med de samme enhetene (dvs. for fyren som stilte det originale spørsmålet.)
Svar
Fotpund eller pundfot er synonymt, og representerer det aritmetiske produktet av pund (kraft) og fot (lengde).
Pund (kraft) er vekten av ett pund (masse) på jordens overflate (noe upresis fordi jordens tyngdefelt varierer avhengig av hvor du befinner deg, og den effektive vekten til et objekt vil bli påvirket av sentrifugalkraften på grunn av jordens rotasjon, igjen avhengig av plassering).
Som en energienhet er det energien til å påføre en kraft på ett pund over en fot avstand. Det tilsvarer å heve en -pund masse en fot i høyden, vel … fordi.
Som en dreiemoment er det dreiemomentet som følge av en tangentkraft på ett pund påført i en avstand på en fot fra rotasjonsaksen .
Det samme kan sies om Newton-meteren (eller meter-Newton, men den er aldri uttrykt på den måten); som en energienhet, er det en Newton-kraft påført over en meters avstand; som en momentenhet er det en Newton-tangentkraft som påføres i en avstand på en meter fra rotasjonsaksen, bortsett fra at Newton er spesifikt en kraftenhet med en presis definisjon der pund kan være enten kraft eller masse og pund (kraft) mangler en presis definisjon.
Målesystemet som inkluderer pund og føtter har en lang historie. Da den utviklet seg, var variasjonen i jordens gravitasjonsfelt og dens innvirkning på vektene og målene som var avhengig av den, ikke forstått, var ikke målbar og / eller var ikke vesentlig for datidens tekniske problemer. Kultur, historie og fortrolighet holder disse vektene og målingene i bruk til tross for klosset og fordelene med beregning.
Kommentarer
-
+1for grundig svar / forklaring
Svar
I henhold til Wikipedia fotpund og fotpundkraft er synonymt:
Fotpundkraften (symbol : ft⋅lbf eller ft⋅lb) er en arbeidsenhet eller energi i Engineering and Gravitational Systems i USAs vanlige og keiserlige måleenheter. Det er energien som overføres ved påføring av en kraft på ett pund-kraft (lbf) gjennom en lineær forskyvning av en fot.
Det er lik 1.356 Joule.
Dreiemomentet er pundfot, ikke fotpund.
Kommentarer
- Men pundfot brukes også til dreiemomenter.
- Ja, jeg tok feil i lb-ft vs ft-lb. Jeg ' Jeg innrømmer også at wikipedia ' s påstand ft-lbf = ft-lb var sant for tretti år siden da Tom begynte å forelese. La ' s se hva andre rapporterer …
- Per @uhoh ' s svar, for både energi og dreiemoment, når du spalter den matematiske stenografien i integralet og tverrproduktet, ender du med at enhetene er en kraft ganger en avstand. Multiplikasjon er kommutativ, så kraft ganger avstand tilsvarer avstand ganger kraft. Skillet mellom pund-fot og fot-pund er ikke ' t fysikk, det ' s semantikk.