نظام وحدات القدم-الرطل-الثانية

نظام القدم - الرطل-الثانية ( نظام FPS ) هو نظام وحدات مبني على ثلاث وحدات أساسية: القدم للطول ، والرطل (أفواردوبوا) إما للكتلة أو القوة (انظر أدناه) ، والثانية للزمن . ^[¹^]

المتغيرات

بشكل جماعي، كانت متغيرات نظام FPS هي النظام الأكثر شيوعًا في المنشورات التقنية باللغة الإنجليزية حتى منتصف القرن العشرين. ^{[ 1 ]}

يمكن تجنب الأخطاء وتسهيل الترجمة بين الأنظمة من خلال تسمية جميع الكميات الفيزيائية بوحداتها بشكل متسق. ويُعرف هذا النظام، خاصةً في سياق نظام FPS، أحيانًا بنظام ستراود نسبةً إلى ويليام ستراود الذي ساهم في انتشاره. ^{[ 2 ]}

ثلاثة مناهج للوحدات الإنجليزية للكتلة والقوة أو الوزن ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}
v ت هـ قاعدة	قوة	وزن	كتلة
القانون الثاني للحركة	$م = ق / أ $	$F = W \cdot a / g $	$F = m \cdot a$
نظام	الجاذبية البريطانية (BG)	الهندسة الإنجليزية (EE)	اللغة الإنجليزية المطلقة (AE)
التسارع ( أ )	قدم/ثانية ²	قدم/ثانية ²	قدم/ثانية ²
الكتلة ( م )	سبيكة	كتلة الرطل	جنيه
القوة ( F )، الوزن ( W )	جنيه	قوة	باوندال
الضغط ( p )	رطل لكل بوصة مربعة	قوة بالرطل لكل بوصة مربعة	باوندال لكل قدم مربع

الرطل كوحدة كتلة

عند استخدام الرطل كوحدة للكتلة، يكون جوهر النظام المتماسك مماثلاً ومكافئاً وظيفياً للمجموعات الفرعية المقابلة في النظام الدولي للوحدات (SI)، الذي يستخدم المتر والكيلوغرام والثانية (MKS)، ونظام الوحدات السابق سنتيمتر-غرام-ثانية (CGS). يُطلق على هذا النظام غالباً اسم النظام الإنجليزي المطلق .

في هذا النظام الفرعي، وحدة القوة هي وحدة مشتقة تُعرف باسم الباوندال . ^{[ 1 ]}

\mathrm {1\,pdl} =\mathrm {1\,lb{\cdot }ft/s^{2}} .

الرمز الدولي القياسي للرطل كوحدة للكتلة وليس للقوة هو lb. ^{[ 5 ]}

اقترح إيفريت (1861) الداين والإرج كوحدات للقوة والطاقة في نظام FPS.

يحتوي "قاموس القياسات" للاتيمر كلارك (1891) على celo (التسارع) و vel أو velo (السرعة) و pulse (الزخم) كأسماء مقترحة لوحدات FPS المطلقة.

الرطل كوحدة قوة

يُعدّ نظام قياس القوة بالقدم (FPS) التقني أو الجاذبي ^[⁶^] ، أو النظام الجاذبي البريطاني، صيغة متماسكة من نظام قياس القوة بالقدم، وهو الأكثر شيوعًا بين المهندسين في الولايات المتحدة. ويعتمد هذا النظام على قوة الرطل كوحدة أساسية للقوة، بدلًا من الرطل كوحدة أساسية للكتلة.

في هذا النظام الفرعي، وحدة الكتلة هي وحدة مشتقة تُعرف باسم " السلاج" . ^{[ 1 ]}

\mathrm {1\,slug} =\mathrm {1\,lbf{\cdot }s^{2}/ft} .

في سياق نظام FPS الجاذبي، يُشار أحيانًا إلى قوة الرطل (lbf) باسم الرطل (lb).

الرطل القوة كوحدة للقوة والرطل الكتلة كوحدة للكتلة

يستخدم نظام FPS بصيغة أخرى كلاً من كتلة الرطل وقوة الرطل، لكنه لا يستخدم لا الرصاصة ولا الباوندال. يُعرف النظام الناتج أحيانًا باسم النظام الهندسي الإنجليزي . على الرغم من اسمه، فإن هذا النظام مبني على وحدات القياس الأمريكية التقليدية؛ ولا يُستخدم في إنجلترا. ^{[ 6 ]}

وحدات أخرى

الوحدات المولية

وحدة قياس المادة في نظام FPS هي رطل-مول (lb-mol) =273.16 × 10²⁴ . قبل أن يقرر النظام الدولي للوحدات اعتماد وحدة غرام-مول، كان المول يُشتق مباشرةً من وحدة الكتلة كالتالي: (وحدة الكتلة)/(وحدة الكتلة الذرية). وتظهر وحدة (lbf⋅s² ^/^ft )-mol أيضًا في تعريف سابق للغلاف الجوي.

الوحدات الكهرومغناطيسية

تُشتق أنظمة الكهروستاتيكية والكهرومغناطيسية بشكل أساسي من وحدات الطول والقوة. وبذلك، تُعدّ هذه الأنظمة امتدادًا جاهزًا لأي نظام يحتوي على الطول والكتلة والزمن. يُقدّم ستيفن دريسنر ^{[ 7 ]} الوحدات الكهروستاتيكية والكهرومغناطيسية المُشتقة في كلٍ من نظامي القدم-الرطل-الثانية والقدم-السلج-الثانية. عمليًا، ترتبط هذه الوحدات ارتباطًا وثيقًا بنظام السنتيمتر-الجرام-الثانية. تُشير "الجداول النقدية الدولية" لعام 1929 إلى الرموز والأنظمة التالية: fpse = FPS (نظام كهروستاتيكي) و fpsm = FPS (نظام كهرومغناطيسي). وفيما يلي تحويلات الشحنة. كما يُدرج دليل CRC للكيمياء والفيزياء لعام 1979 (الطبعة 60) أيضًا fpse و fpsm كاختصارات قياسية.

جهاز إطلاق النار الكهرومغناطيسي (EMU، stat-): وحدة 1 قدم/سم = 117.581866 وحدة سم مكعب (ثانية بيوت)
FPS الكهروستاتيكي (ESU، ab-): 1 وحدة إطار في الثانية = 3583.8953 وحدة cgse (فرانكلين); وحدة واحدة من fpse = 1.1954588×10⁻⁷ ^كولوم مطلق

وحدات الضوء

كانت الشمعة والشمعة القدمية أول وحدات قياس الضوء المحددة، وقد تم تعريفها في قانون الغاز الحضري (1860). ^[⁸^] الشمعة القدمية هي شدة الضوء على بُعد قدم واحدة من شمعة قياسية . تم الاعتراف بهذه الوحدات دوليًا في عام 1881، وتم اعتمادها في النظام المتري. ^[⁹^]

التحويلات

إلى جانب استخدام مصطلح "الوزن" للدلالة على قوة الجاذبية في بعض السياقات التقنية (الفيزياء، الهندسة) وللدلالة على الكتلة في سياقات أخرى (التجارة، القانون)، ^{[ 10 ]} ولأن هذا التمييز غالبًا لا يُحدث فرقًا في التطبيق العملي، فإن وجود متغيرات مختلفة لنظام FPS يُسبب التباسًا حول طبيعة وحدة "الرطل". ومع ذلك، فإن علاقتها بالوحدات المترية الدولية تُقاس بالكيلوغرامات، وليس بالنيوتن، وفي السابق كانت تُحدد باستخدام نموذج أولي للكتلة يُقارن بميزان ذي كفتين لا يتأثر باختلافات الجاذبية المحلية.

في يوليو 1959، تم استبدال معايير القدم والرطل الوطنية المختلفة بالقدم الدولية التي تبلغ قيمتها بالضبط0.3048 متر والجنيه الدولي الذي يبلغ تحديداً0.45359237 كجم ، مما يجعل التحويل بين النظامين مسألة حسابية بسيطة. يُعطى التحويل للباوندال بالعلاقة التالية: 1 باوندال = 1 رطل ·قدم/ ^ثانية² =0.138 254 954 376 شمالاً (بالتحديد). ^{[ 1 ]}

لتحويل نظامي FPS المطلق والجاذبي، يحتاج المرء إلى تحديد التسارع القياسي g الذي يربط في الهندسة الكهربائية بين كتلة الرطل وقوة الرطل.

1\,{\text{lbf}}=1\,{\text{lb}}\cdot g

بينما تعتمد قيمة g بشكل صارم على موقع الشخص على سطح الأرض، إلا أنها منذ عام 1901 في معظم السياقات تُحدد بشكل اصطلاحي عند قيمة g ₀ = 9.806 65 م/ث ² ≈ 32.174 05 قدم/ثانية ^مربعة ( الجاذبية القياسية ). ^{[ 1 ]}

انظر أيضاً

مراجع

1 2 3 4 5 6 كارداريلي، فرانسوا (2003)، "نظام القدم-الرطل-الثانية (FPS)" ، موسوعة الوحدات العلمية والأوزان والمقاييس: مكافئاتها في النظام الدولي للوحدات وأصولها ، سبرينغر، ص 51-55 ، ISBN 978-1-85233-682-0.
↑ هندرسون، جيمس ب.؛ جودفري، سي. (1924)، "نظام سترود لتدريس الديناميكا"، المجلة الرياضية ، 12 (170): 99-105 ، doi : 10.2307/3604647 ، JSTOR 3604647 ، S2CID 125929042 .
↑ كومينغز، إي دبليو (1940). "وحدات الهندسة الإنجليزية وأبعادها". الكيمياء الصناعية والهندسية . 32 (7): 984-987 . doi : 10.1021/ie50367a028 .
↑ كلينكنبيرغ، أدريان (1969). "نظام الوحدات الهندسية الأمريكي وثابت أبعاده g _c ". الكيمياء الصناعية والهندسية . 61 (4): 53-59 . doi : 10.1021/ie50712a010 .
↑ معيار IEEE 260.1-2004، رموز الأحرف القياسية لوحدات القياس (وحدات النظام الدولي للوحدات، ووحدات البوصة-الرطل المعتادة، ووحدات أخرى معينة)
1 2 كولسون، جيه إم؛ ريتشاردسون، جيه إف؛ باكهيرست، جيه آر؛ هاركر، جيه إتش (8 نوفمبر 1999). الهندسة الكيميائية، المجلد 1: تدفق الموائع، انتقال الحرارة، وانتقال الكتلة . إلسيفير ساينس. ISBN 978-0-7506-4444-0.
↑ دريسنر، ستيفن (1971). وحدات القياس . نيويورك: دار هاستينغز. ص 193-205 .
↑ جيرارد، إتش جي (1985). قاموس الوحدات العلمية . لندن: تشابمان وهول. ص 24. ISBN 0412281007.
↑ فينا، دونالد (2003)، قاموس الأوزان والمقاييس ، رقم ISBN 978-0-19-860522-5
↑ المعيار الفيدرالي NIST 376B ، صفحة 13. مؤرشف في 16 أغسطس 2010، في Wayback Machine

[cardarelli-1] 1 2 3 4 5 6 كارداريلي، فرانسوا (2003)، "نظام القدم-الرطل-الثانية (FPS)" ، موسوعة الوحدات العلمية والأوزان والمقاييس: مكافئاتها في النظام الدولي للوحدات وأصولها ، سبرينغر، ص 51-55 ، ISBN 978-1-85233-682-0.

[2] هندرسون، جيمس ب.؛ جودفري، سي. (1924)، "نظام سترود لتدريس الديناميكا"، المجلة الرياضية ، 12 (170): 99-105 ، doi : 10.2307/3604647 ، JSTOR 3604647 ، S2CID 125929042 .

[3] كومينغز، إي دبليو (1940). "وحدات الهندسة الإنجليزية وأبعادها". الكيمياء الصناعية والهندسية . 32 (7): 984-987 . doi : 10.1021/ie50367a028 .

[4] كلينكنبيرغ، أدريان (1969). "نظام الوحدات الهندسية الأمريكي وثابت أبعاده g _c ". الكيمياء الصناعية والهندسية . 61 (4): 53-59 . doi : 10.1021/ie50712a010 .

[5] معيار IEEE 260.1-2004، رموز الأحرف القياسية لوحدات القياس (وحدات النظام الدولي للوحدات، ووحدات البوصة-الرطل المعتادة، ووحدات أخرى معينة)

[cr-6] 1 2 كولسون، جيه إم؛ ريتشاردسون، جيه إف؛ باكهيرست، جيه آر؛ هاركر، جيه إتش (8 نوفمبر 1999). الهندسة الكيميائية، المجلد 1: تدفق الموائع، انتقال الحرارة، وانتقال الكتلة . إلسيفير ساينس. ISBN 978-0-7506-4444-0.

[7] دريسنر، ستيفن (1971). وحدات القياس . نيويورك: دار هاستينغز. ص 193-205 .

[8] جيرارد، إتش جي (1985). قاموس الوحدات العلمية . لندن: تشابمان وهول. ص 24. ISBN 0412281007.

[9] فينا، دونالد (2003)، قاموس الأوزان والمقاييس ، رقم ISBN 978-0-19-860522-5

[10] المعيار الفيدرالي NIST 376B ، صفحة 13. مؤرشف في 16 أغسطس 2010، في Wayback Machine

[

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[

[ 7 ]

[

[

[ 10 ]