磅力(lbf)vs磅质量(lbm)

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磅力(lbf)vs磅质量(lbm)

2023-11-19 22:59| 来源: 网络整理| 查看: 265

我写这篇文章是为了回应动力学教授的一项声明,即“ lbm和lbf之间没有区别”。随后学生的讨论暴露了一个巨大的概念错误,这似乎是由于上述陈述的滥用。它具有一些喜剧性的缓解功能,因此使其更耐久;)尽情享受吧!

lbm-lbf关系:为何重要

凯文·麦康奈尔(Kevin McConnell)

磅质量和磅力之间真的有区别吗?很多人甚至可能会问:“到底是什么?”,您可以将手指指向您的六年级物理老师(或其他可能误导您的人),以解决围绕这个简单问题的困惑。但请放心,学习新知识(以及不可否认的重要知识)永远不会太晚。

这里有一些要考虑的问题:假设您踩着一个秤,它的读数为“ 150”。秤的读数甚至可以为您提供“ lbs”的单位。嗯,秤可以测量物体施加的力的大小。因此我们可以假设单位为lbf(磅力)。而且您的物理老师告诉您,磅质量和磅力之间没有区别,因此这必须意味着您的身体也包含150磅的质量,对吗?您的物理老师DIDN不会告诉您的是对于这种关系必须存在的隐藏假设。这种说法从根本上是错的:“磅力和磅力是同一回事!”

首先,磅质量是质量的单位,磅力是力量的单位(等等……是什么?!)。牛顿第二运动定律告诉我们,净力等于质量与加速度的乘积。因此,我们可以看到质量与力量之间存在联系,但我们永远不会说:“质量与力量是同一回事!”

假设我在火星之旅中从上方经过了相同的比例;那里的秤读什么?如果秤的读数为“ 57磅”,您会感到惊讶吗?或者如果我将秤带到木星上,并且告诉我称重为“ 380磅”,该怎么办?秤是否正确?绝对!正如我们先前所了解的那样,该秤正在测量您由于重力(加速度)而施加的力的大小。而且我们知道,由于这些行星的大小和质量不同,它们的引力也有所不同。

关键概念请注意,您的质量不会因行星而变化。只有你的质量所施加的力量。

那么,为什么我们不断听到磅质量和磅力之间没有区别呢?因为英语单位的创建是为了使1 lbm在这里在地球上施加1 lbf!事不宜迟,以下是实现这种关系的关系:

1磅力= 32.174磅英尺/秒^ 2

因此,人们试图说的话听起来应该更像是“在地球上,承受重力的磅质量为磅力!”为了进一步说明这一点,让我们使用牛顿第二定律来计算1所施加的力。地球上的lbm物体:

力=质量x加速度

让加速度= g = 32.174 ft / s ^ 2(这是地球的重力常数)

F = mxg = 1 lbm x(32.174 ft / s ^ 2)= 32.174(lbm ft)/ s ^ 2

但是我们无法真正概念化单位lbm-ft / s2,因此我们使用上述关系将其转换为磅力(lbf):

F = 32.174 lbm-ft / s ^ 2 x(1磅力/ 32.174 lbm ft / s ^ 2)= 1磅力

我们刚刚证明1磅力对地球施加1磅力!如果对您而言这是新手,那么您今晚应该喝啤酒以庆祝您的理解取得突破!让我们更进一步来说明为什么火星和木星上的天平读数会有所不同

“其他关键概念”如果您在不同的星球上,仅仅因为引力变化,上面的关系(等式1)就不会改变。这没有道理,你会明白为什么

力=质量x加速度

设加速度= g = 12.176 ft / s ^ 2(这是火星上的重力常数)

让质量= m = 150 lbm

F = mxg = 150 lbm x 12.176 ft / s ^ 2 = 1826.4(lbm ft)/ s ^ 2

再次使用上面说明的关系,将这个数量从lbm-ft / s2转换为我们知道的(lbf):

F =(1826.4磅力英尺/秒^ 2)x(1磅力/ 32.174磅力英尺/秒^ 2)= 56.8磅力

即使我想象您现在已经牢牢掌握了这个概念,但让我们在Jupiter上尝试一下,以真正将其传达给大家:

力=质量x加速度

令加速度= g = 81.336 ft / s ^ 2(这是木星上的重力常数)

设质量= m = 150 lbm

F = mxg = 150 lbm)x 81.336 ft / s ^ 2 x(1 lbf / 32.174 lbm ft / s ^ 2)= 379.2 lbf

现在您已经看到它,可以说您了解它!因此,让我们重点介绍一下我们刚刚经历的所有事情的关键点:

磅质量(lbm)和磅力(lbf)不同

一个物体的质量在每个地方都是恒定的(即从地球到火星),但是物体施加的力却是不同的

以下关系是理解lbm和lbf之间的链接的关键:

1磅力= 32.174磅力英尺/秒^ 2

用这些知识武装自己,以便您能打出好仗:下次当您听到有人说磅重和磅力是同一回事时,您可以自信地说“喜欢他们!”



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