رطل (قوة)

قوة الرطل
نظام الوحدة	وحدات الهندسة الانجليزية ، نظام الجاذبية البريطاني
رمز	رطل ف
التحويلات
1 رطل في ...	... يساوي ...
وحدات النظام الدولي للوحدات	4.448222  شمالا
وحدات CGS	444,822.2  ديان
النظام الإنجليزي المطلق	32.17405  بي دي إل

رطل القوة أو قوة الرطل (الرمز: lbf ، ^[1] وأحيانًا lb _f ، ^[2] ) هي وحدة قوة تستخدم في بعض أنظمة القياس ، بما في ذلك وحدات الهندسة الإنجليزية ^[a] ونظام القدم-الرطل-الثانية . ^[3]

لا ينبغي الخلط بين قوة الرطل ورطل الكتلة (lb)، والتي غالبًا ما تسمى ببساطة "رطل"، وهي وحدة كتلة ؛ ولا ينبغي الخلط بينها وبين قدم-رطل (ft⋅lbf)، وهي وحدة طاقة ، أو رطل-قدم (lbf⋅ft)، وهي وحدة عزم الدوران .

قوة الرطل تساوي قوة الجاذبية المؤثرة على كتلة مقدارها رطل أفوردوبوا واحد على سطح الأرض . ومنذ القرن الثامن عشر، تم استخدام الوحدة في القياسات منخفضة الدقة، والتي يمكن إهمال التغيرات الصغيرة في جاذبية الأرض (التي تختلف من خط الاستواء إلى القطب بنسبة تصل إلى نصف بالمائة) فيها بأمان. ^[4]

لكن القرن العشرين جلب معه الحاجة إلى تعريف أكثر دقة، الأمر الذي يتطلب قيمة موحدة للتسارع الناتج عن الجاذبية.

قوة الرطل هي حاصل ضرب رطل أفرودوبوا واحد ( 0.45359237 كجم بالضبط ) في التسارع القياسي بسبب الجاذبية ، والذي يساوي تقريبًا 32.174049 قدمًا/ثانية ^مربعة (9.80665 مترًا/ثانية ^مربعة ). ^{[5] [6] [7]}

القيم القياسية لتسارع المجال الجاذبي القياسي ( g _n ) والرطل الدولي للوزن (lb) تؤدي إلى قوة رطل تساوي 32.174 049 ​قدم مكعبة رطل/س ²( 4.4482216152605 شمالًا). ^[ب]

$${\displaystyle {\begin{aligned}1\,{\text{lbf}}&=1\,{\text{lb}}\times g_{\text{n}}\\&=1\,{\text{lb}}\times 9.80665\,{\tfrac {\text{m}}{{\text{s}}^{2}}}/0.3048\,{\tfrac {\text{m}}{\text{ft}}}\\&\approx 1\,{\text{lb}}\times 32.174049\,\mathrm {\tfrac {ft}{s^{2}}} \\&\approx 32.174049\,\mathrm {\tfrac {ft{\cdot }lb}{s^{2}}} \\1\,{\text{lbf}}&=1\,{\text{lb}}\times 0.45359237\,{\tfrac {\text{kg}}{\text{lb}}}\times g_{\text{n}}\\&=0.45359237\,{\text{kg}}\times 9.80665\,{\tfrac {\text{m}}{{\text{s}}^{2}}}\\&=4.4482216152605\,{\text{N}}\end{aligned}}}$$

يمكن إعادة صياغة هذا التعريف من حيث الكتلة . كتلة الكتلة تساوي 32.174049 رطلاً. قوة الرطل هي مقدار القوة المطلوبة لتسريع الكتلة بمعدل1 قدم/ثانية ² ، إذن:

$${\displaystyle {\begin{aligned}1\,{\text{lbf}}&=1\,{\text{slug}}\times 1\,{\tfrac {\text{ft}}{{\text{s}}^{2}}}\\&=1\,{\tfrac {{\text{slug}}\cdot {\text{ft}}}{{\text{s}}^{2}}}\end{aligned}}}$$

وحدات القوة

ف ت هـ	نيوتن	داين	كيلوجرام قوة ، كيلوبوند	قوة الجنيه	باوندال
1  ن	≡ 1 كجم⋅م/ثانية 2	= 10 5  ديناميات	≈ 0.101 97  كيلو بايت	≈ 0.224 81  رطل ف	≈ 7.2330 بي دي إل
1  ديناميه	= 10 −5  نيوتن	≡ 1 جم⋅سم/ثانية 2	≈ 1.0197 × 10 −6  كيلوباس	≈ 2.2481 × 10 −6  رطل ف	≈ 7.2330 × 10 −5  pdl
1  كيلو ب	= 9.806 65  شمالا	= 980 665  داين	≡ g n × 1 كجم	≈ 2.2046  رطل ف	≈ 70.932 دينار بحريني
1  رطل ف	≈ 4.448 222  شمالا	≈ 444 822  داين	≈ 0.453 59  كيلو بايت	≡ ج ن ×   1  رطل	≈ 32.174 بي دي إل
1  بي دي إل	≈ 0.138 255  نيوتن	≈ 13 825  داين	≈ 0.014 098  كيلو ب	≈ 0.031 081  رطل ف	≡ 1 رطل⋅ قدم /ثانية 2
قيمة g n (9.806 65  م/ث 2 ) كما هو مستخدم في التعريف الرسمي لقوة الكيلوغرام يتم استخدامه هنا لجميع وحدات الجاذبية.

في بعض السياقات، يُستخدم مصطلح "رطل" بشكل حصري تقريبًا للإشارة إلى وحدة القوة وليس وحدة الكتلة. في تلك التطبيقات، وحدة الكتلة المفضلة هي الـ slug، أي lbf⋅s ² /ft. في سياقات أخرى، تشير وحدة "رطل" إلى وحدة كتلة . الرمز القياسي الدولي للرطل كوحدة كتلة هو lb. ^[8]

ثلاثة طرق لوحدات الكتلة والقوة أو الوزن ^{[9] [10]}

ف ت هـ قاعدة	قوة		وزن		كتلة
القانون الثاني للحركة	م = ⁠ف/أ⁠		ف = ⁠و ⋅ أ/ج⁠		ف = م ⋅ أ
نظام	الخلفية	جنرال موتورز	إي إي	م	العربية:ع.ع	سي جي اس	ام تي اس	سي
التسارع ( أ )	قدم/ثانية 2	م/ث 2	قدم/ثانية 2	م/ث 2	قدم/ثانية 2	غال	م/ث 2	م/ث 2
الكتلة ( م )	سبيكة	هايل	رطل الكتلة	كيلوغرام	جنيه	غرام	طن	كيلوغرام
القوة ( F ) والوزن ( W )	جنيه	كيلوبوند	قوة الجنيه	كيلوبوند	باوندال	داين	ستيني	نيوتن
الضغط ( ص )	رطل لكل بوصة مربعة	الجو الفني	قوة الرطل لكل بوصة مربعة	جو قياسي	رطل لكل قدم مربع	باري	قطعة صغيرة	باسكال

في الأنظمة "الهندسية" (العمود الأوسط)، يكون وزن وحدة الكتلة (رطل-كتلة) على سطح الأرض مساويًا تقريبًا لوحدة القوة (رطل-قوة). وهذا مناسب لأن كتلة رطل واحد تمارس قوة رطل واحدة بسبب الجاذبية. ومع ذلك، لاحظ أنه على عكس الأنظمة الأخرى، فإن وحدة القوة لا تساوي وحدة الكتلة مضروبة في وحدة التسارع ^[11] - يتطلب استخدام قانون نيوتن الثاني ، F = m ⋅ a ، عاملًا آخر، g _c ، والذي يُؤخذ عادةً ليكون 32.174049 (lb⋅ft)/(lbf⋅s ² ). الأنظمة "المطلقة" هي أنظمة متماسكة من الوحدات: من خلال استخدام الكتلة كوحدة للكتلة، يتجنب نظام FPS "الجاذبي" (العمود الأيسر) الحاجة إلى مثل هذا الثابت. النظام الدولي للوحدات هو نظام متري "مطلق" مع كيلوغرام ومتر كوحدات أساسية.

مصطلح رطل الدفع هو اسم بديل لقوة الرطل في سياقات محددة. وكثيرًا ما يُرى في المصادر الأمريكية عن المحركات النفاثة والصواريخ، وبعضها لا يزال يستخدم تدوين FPS. على سبيل المثال، كان الدفع الناتج عن كل من معززي الصواريخ الصلبة لمكوك الفضاء 3,300,000 رطل قوة (14.7  مليون نيوتن )، معًا 6,600,000 رطل قوة (29.4 مليون نيوتن). ^{[12] [13]}

• أوبرت، إدوارد ف. (1948). الديناميكا الحرارية . نيويورك: شركة دي جي ليجيت للكتب. الفصل الأول "مسح الأبعاد والوحدات"، ص 1-24.