Tom Lodgsons klassisches Lehrbuch Orbitalmechanik: Theorie und Anwendungen misst häufig Energie in Fuß-Pfund, von denen ich immer gedacht hatte, dass sie das Drehmoment messen. Das Buch definiert es nicht. Ist es die archaische Fuß-Pfund-Kraft oder die potentielle Gravitationsenergie eines Pfunds, das einen Fuß in einem konstanten Gravitationsfeld hochgezogen hat, oder etwas anderes? (Wird diese Einheit noch in der Luft- und Raumfahrt verwendet? oder in anderen Feldern?)
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- ' ist sicher wahr, dass der gleiche Satz von Einheiten können mehrere Situationen beschreiben. Sehen Sie sich beispielsweise einige Konstantentabellen im NIST-Standard SP811 an.
Antwort
Ist es … die potentielle Gravitationsenergie eines Pfunds, das einen Fuß in einem konstanten Gravitationsfeld hochgezogen hat …?
Ja, das ist es tatsächlich!
Um Energie zu sein, muss das Pfund parallel zum Fuß sein.
$$ E = \ int \ mathbf {F} \ cdot d \ mathbf {s} $$
Um ein Drehmoment zu erhalten, muss das Pfund senkrecht zum Fuß stehen
$$ \ tau = \ mathbf {r} \ times \ mathbf {F} $$
1 Fuß-Pfund (oder Pfund Fuß) Energie beträgt 9,81 (m / s ^ 2) / 2,2 (kgf / lb) / 3,3 (ft / m) = 1,35 Joule.
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- @RussellBorogove in der Physik sind und müssen sie gleich sein Ding. Die Reihenfolge kann keine Rolle spielen, daher bin ich ' gezwungen, meinen Fuß zu hämmern und mich an meine Grundsätze zu halten.
- Die letzte Zeile hier betont, dass meine beiden Vermutungen für die Die Bedeutung der Einheit ' ist äquivalent. Bingo!
- Herrliches Wortspiel … und das ungewaschene Gesindel (von dem ich also Mitglied sein muss) verwenden auch lb-ft und ft-lb austauschbar.
- Re, " parallel, " … " senkrecht ", … Diese Beschreibung maskiert etwas die Wahrheit. Um Energie zu sein, muss sich das Objekt, auf das das Pfund Kraft ausgeübt wird, einen Fuß in Richtung der Kraft bewegen. Um ein Drehmoment zu sein, muss sich nichts bewegen, aber das Pfund Kraft muss auf einen Punkt ausgeübt werden, der einen Fuß von der Rotationsachse entfernt ist, und der Radius und die Achse und die Kraft müssen alle senkrecht zueinander stehen.
- Ich denke, das wäre für einen Physiker offensichtlich. Vielleicht nicht so offensichtlich für jemanden, der Schwierigkeiten hat zu verstehen, wie Drehmoment und Energie mit denselben Einheiten angegeben werden können (dh für den Mann, der die ursprüngliche Frage gestellt hat).
Antwort
Fuß-Pfund oder Pfund-Fuß sind synonym und repräsentieren das arithmetische Produkt von Pfund (Kraft) und Fuß (Länge).
Das Pfund (Kraft) ist das Gewicht eines Pfunds (Masse) an der Erdoberfläche (etwas ungenau, da das Schwerefeld der Erde je nach Standort variiert und das effektive Gewicht eines Objekts durch die Zentrifugalkraft beeinflusst wird Aufgrund der Erdrotation, wiederum abhängig vom Standort.
Als Energieeinheit ist es die Energie, eine Kraft von einem Pfund über eine Entfernung von einem Fuß aufzubringen. Dies entspricht dem Anheben einer Eins -Pfund Masse einen Fuß hoch, na ja … weil.
Als Drehmomenteinheit ist es das Drehmoment, das sich aus einer Tangentenkraft von einem Pfund ergibt, die in einem Abstand von einem Fuß von der Drehachse ausgeübt wird .
Dasselbe könnte man vom Newtonmeter (oder Meter-Newton, aber es wird nie so ausgedrückt) sagen; als Energieeinheit ist es eine Kraft von einem Newton, die über eine Entfernung von einem Meter ausgeübt wird; Als Drehmomenteinheit ist es eine Tangentenkraft von einem Newton, die in einem Abstand von einem Meter von der Drehachse ausgeübt wird, mit der Ausnahme, dass der Newton speziell eine Krafteinheit mit einer genauen Definition ist, bei der Pfund entweder Kraft oder Masse und Pfund sein kann (Kraft) fehlt eine genaue Definition.
Das Messsystem, das Pfund und Füße enthält, hat eine lange Geschichte. Als es sich entwickelte, war die Variabilität des Gravitationsfeldes der Erde und sein Einfluss auf die Gewichte und Maße, die davon abhingen, nicht verstanden, nicht messbar und / oder für die technischen Probleme der Zeit nicht signifikant. Kultur, Geschichte und Vertrautheit halten diese Gewichte und Maße trotz der Unbeholfenheit und der Vorteile der Metrik in Gebrauch.
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+1für eine gründliche Antwort / Erklärung
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Gemäß Wikipedia Fuß-Pfund- und Fuß-Pfund-Kraft sind synonym:
Die Fuß-Pfund-Kraft (Symbol) : ft⋅lbf oder ft⋅lb) ist eine Arbeits- oder Energieeinheit in den in den Vereinigten Staaten üblichen und imperialen Maßeinheiten für Ingenieur- und Gravitationssysteme. Dies ist die Energie, die beim Aufbringen einer Kraft von einem Pfund (lbf) durch eine lineare Verschiebung von einem Fuß übertragen wird.
Es entspricht 1,356 Joule.
Die Drehmomenteinheit ist das Pfund-Fuß, nicht das Fuß-Pfund.
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- Aber Pfund-Fuß wird auch für Drehmomente verwendet.
- Ja, ich habe mich in Bezug auf lb-ft vs ft-lb geirrt. Ich ' gebe auch zu, dass die Behauptung von Wikipedia ' ft-lbf = ft-lb vor dreißig Jahren wahr war, als Tom mit dem Vortrag begann. Lassen Sie ' sehen, was andere berichten …
- Per @uhoh ' s Antwort, sowohl für Energie als auch für Drehmoment: Wenn Sie die mathematische Kurzform in das Integral und das Kreuzprodukt zerlegen, werden die Einheiten eine Kraft mal eine Distanz. Die Multiplikation ist kommutativ, daher entspricht Kraft mal Distanz der Distanz mal Kraft. Die Unterscheidung zwischen Pfund-Fuß und Fuß-Pfund ist nicht ' t Physik, sondern ' s Semantik.