Libra (fuerza)

La atracción gravitacional de la Tierra sobre una masa de una libra

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"klbf" vuelve a dirigir aquí. Para el aeropuerto de North Platte, Nebraska, al que se le asignó el código OACI KLBF, consulte Aeropuerto regional de North Platte .

Para conocer la unidad de masa, consulte Libra (masa) . Para conocer el peso base del papel, consulte Densidad del papel . Para la unidad monetaria, consulte Libra (moneda) .

Libra fuerza
Unidad de sistema	Unidades de ingeniería inglesas , sistema gravitacional británico
Símbolo	lbf
Conversiones
1 lbf en ...	... es igual a ...
Unidades SI	4.448222  N
Unidades CGS	444.822,2  dyn
Absolute English System	32.17405  pdl

La libra de fuerza o libra-fuerza (símbolo: lbf , ^{[1] a} veces lb _f , ^[2] ) es una unidad de fuerza que se usa en algunos sistemas de medición, incluidas las unidades de ingeniería inglesas ^[a] y el sistema pie-libra-segundo . ^[3] Libra fuerza no debe confundirse con pie-libra , una unidad de energía, o libra-pie , una unidad de torsión, que puede escribirse como "lbf "ft"; ni deben confundirse con la libra-masa (símbolo: lb), a menudo llamado simplementelibra , que es una unidad de masa .

Definiciones

La libra-fuerza es igual a la fuerza gravitacional ejercida sobre una masa de una libra avoirdupois en la superficie de la Tierra . Desde el siglo XVIII, la unidad se ha utilizado en mediciones de baja precisión, por lo que los pequeños cambios en la gravedad de la Tierra (que varía de un lugar a otro hasta en un medio por ciento) se pueden ignorar con seguridad. ^[4]

Sin embargo, el siglo XX trajo consigo la necesidad de una definición más precisa. Por lo tanto, se necesitaba un valor estandarizado para la aceleración debida a la gravedad.

Producto de libra avoirdupois y gravedad estándar

La libra-fuerza es el producto de una libra avoirdupois ( exactamente 0.45359237 kg) y la aceleración estándar debida a la gravedad , 9.80665 m / s ² (32.174049 ft / s ² ). ^{[5] [6] [7]}

Los valores estándar de aceleración del campo gravitacional estándar ( g _n ) y la libra avoirdupois internacional (lb) dan como resultado una libra fuerza igual a 4.4482216152605 N. ^[b]

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

Esta definición puede reformularse en términos de babosa . Una babosa tiene una masa de 32.174049 lb. Una libra-fuerza es la cantidad de fuerza requerida para acelerar una babosa a una tasa de1 pie / s ² , entonces:

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

Conversión a otras unidades

Unidades de fuerza

v t mi	newton ( unidad SI )	dina	kilogramo-fuerza , kilopondio	libra-fuerza	poundal
1 N	≡ 1 kg⋅m / s 2	= 10 5 din	≈ 0,10197 kp	≈ 0.22481 lbf	≈ 7.2330 pdl
1 din	= 10 –5 N	≡ 1 g⋅cm / s 2	≈ 1.0197 × 10 –6 kp	≈ 2.2481 × 10 –6 lbf	≈ 7.2330 × 10 –5 pdl
1 kp	= 9.80665 N	= 980665 dyn	≡ g n ⋅ (1 kg)	≈ 2.2046 lbf	≈ 70,932 pdl
1 lbf	≈ 4.448222 N	≈ 444822 dyn	≈ 0,45359 kp	≡ g n ⋅ (1 libra )	≈ 32.174 pdl
1 pdl	≈ 0,138255 N	≈ 13825 dyn	≈ 0,014098 kp	≈ 0.031081 lbf	≡ 1 libra⋅ pies / s 2
El valor de g n como se usa en la definición oficial del kilogramo-fuerza se usa aquí para todas las unidades gravitacionales.

Sistemas de unidades pie-libra-segundo (FPS)

Artículo principal: Sistema pie-libra-segundo

En algunos contextos, el término "libra" se usa casi exclusivamente para referirse a la unidad de fuerza y ​​no a la unidad de masa. En esas aplicaciones, la unidad de masa preferida es la babosa , es decir, lbf⋅s ² / ft. En otros contextos, la unidad "libra" se refiere a una unidad de masa . El símbolo estándar internacional para la libra como unidad de masa es lb. ^[8]

Tres enfoques para las unidades de masa y fuerza o peso ^{[9] [10]}

v t mi Base	Fuerza		Peso		Masa
2da ley del movimiento	m =F/a		F =W ⋅ a/gramo		F = m ⋅ a
Sistema	BG	GM	EE	METRO	AE	CGS	MTS	SI
Aceleración ( a )	pies / s 2	m / s 2	pies / s 2	m / s 2	pies / s 2	Galón	m / s 2	m / s 2
Masa ( m )	babosa	hyl	libra-masa	kilogramo	libra	gramo	tonelada	kilogramo
Fuerza ( F ), peso ( W )	libra	kilopondio	libra-fuerza	kilopondio	poundal	dina	Sthène	Newton
Presión ( p )	libras por pulgada cuadrada	atmósfera técnica	libras-fuerza por pulgada cuadrada	atmósfera estándar	libras por pie cuadrado	baria	pieze	pascal

En los sistemas de "ingeniería" (columna del medio), el peso de la unidad de masa (libra-masa) sobre la superficie de la Tierra es aproximadamente igual a la unidad de fuerza (libra-fuerza). Esto es conveniente porque una libra de masa ejerce una libra de fuerza debido a la gravedad. Sin embargo, tenga en cuenta que, a diferencia de los otros sistemas, la unidad de fuerza no es igual a la unidad de masa multiplicada por la unidad de aceleración ^[11] ; el uso de la segunda ley de Newton , F = m ⋅ a , requiere otro factor, g c , generalmente tomado como sea ​​32.174049 (lb⋅ft) / (lbf⋅s ² ). Los sistemas "absolutos" son coherentessistemas de unidades: al utilizar la babosa como unidad de masa, el sistema FPS "gravitacional" (columna de la izquierda) evita la necesidad de dicha constante. El SI es un sistema métrico "absoluto" con kilogramo y metro como unidades base.

Libra de empuje

Más información: empuje

El término libra de empuje es un nombre alternativo para libra-fuerza en contextos específicos. Se ve con frecuencia en fuentes estadounidenses sobre motores a reacción y cohetes, algunos de los cuales continúan usando la notación FPS. Por ejemplo, el empuje producido por cada uno de los dos cohetes impulsores sólidos del transbordador espacial es de 3.300.000 libras-fuerza (14,7  MN ), juntos 6,600.000 libras-fuerza (29,36 MN). ^{[12] [13]}

Ver también

• Pie-libra (energía)
• Ton-fuerza
• Kip (unidad)
• Masa en relatividad general
• Masa en relatividad especial
• Masa versus peso para la diferencia entre las dos propiedades físicas
• Newton
• Poundal
• Libras por pulgada cuadrada , una unidad de presión

Notas y referencias

1. ingeniería en Inglaterra no ha utilizado este sistema durante muchos años. Este sistema se usa hoy solo en los EE. UU.
2. La libra internacional avoirdupois se define exactamente0.453 592 37  kg .

1. Símbolos de letras estándar IEEE para unidades de medida (unidades SI, unidades habituales de pulgada-libra y algunas otras unidades), IEEE Std 260.1 ™ -2004 (revisión de IEEE Std 260.1-1993)
2. Fletcher, Leroy S .; Shoup, Terry E. (1978), Introducción a la ingeniería , Prentice-Hall, ISBN 978-0135018583, LCCN  77024142 .^{: 257}
3. "Masa y peso" . engineeringtoolbox.com .
4. aceleración debida a la gravedad varía sobre la superficie de la Tierra, generalmente aumentando de aproximadamente 9,78 m / s ² (32,1 pies / s ² ) en el ecuador a aproximadamente 9,83 m / s ² (32,3 pies / s ² ) en los polos.
5. BS 350: Parte 1: 1974 Tablas y factores de conversión, Parte 1. Base de tablas. Factores de conversión . Institución de estándares británicos. 1974. p. 43.
6. En 1901, la tercera CGPM declaró (segunda resolución) que:

   El valor adoptado en el Servicio Internacional de Pesas y Medidas para la aceleración estándar debida a la gravedad de la Tierra es 980.665 cm / s ² , valor ya establecido en las leyes de algunos países.

   Este valor era la referencia convencional para calcular el kilogramo-fuerza , una unidad de fuerza cuyo uso ha sido desaprobado desde la introducción del SI.

7. Barry N. Taylor, Guía para el uso del sistema internacional de unidades (SI) , 1995,Publicación especial NIST 811, Apéndice B nota 24
8. IEEE Std 260.1 ™ -2004, símbolos de letras estándar IEEE para unidades de medida (unidades SI, unidades habituales de pulgada-libra y algunas otras unidades)
9. Venidas, EW (1940). "Unidades de ingeniería inglesas y sus dimensiones". Química industrial y de ingeniería . 32 (7): 984–987. doi : 10.1021 / ie50367a028 .
10. Klinkenberg, Adrian (1969). "El sistema de ingeniería estadounidense de unidades y su constante dimensional g _c ". Química industrial y de ingeniería . 61 (4): 53–59. doi : 10.1021 / ie50712a010 .
11. La unidad de aceleración es la unidad de distancia dividida por la unidad de tiempo al cuadrado.
12. "Lanzadores espaciales - Transbordador espacial" . www.braeunig.us . Consultado el 16 de febrero de 2018 . Empuje: empuje combinado 29.36 MN SL (el empuje máximo en el lanzamiento se reduce en 1/3 después de 50 s)
13. Richard Martin (12 de enero de 2001). "De Rusia, con 1 millón de libras de empuje" . wired.com . Consultado el 25 de noviembre de 2019 .

Fuentes

• Obert, Edward F., "TERMODINÁMICA", DJ Leggett Book Company Inc., Nueva York 1948; Capítulo I, Estudio de dimensiones y unidades, páginas 1-24.