Libra–fuerza

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1 lbf es el equivalente en peso de un objeto de masa 1 lb

La libra–fuerza (lbf o lb_f) es una unidad de fuerza que equivale a la fuerza de gravedad ejercida por la Tierra sobre una masa de una libra (avoirdupois), frecuentemente empleada en los sistemas ingleses como las unidades inglesas de ingeniería o el sistema pie-libra-segundo. Es importante no confundir la libra-fuerza (lbf) con la libra o libra-masa (lb), la cual es una unidad de masa; ni tampoco con el pie-libra(ft⋅lbf), una unidad de energía, o la libra-pie (lbf⋅ft), una unidad de torsión.

A pesar de su nombre, este sistema se basa en las Unidades Tradicionales de los Estados Unidos y sólo se utiliza en los Estados Unidos.

La libra-fuerza se define como la fuerza ejercida por la gravedad de la Tierra sobre una masa de una libra situada en su superficie. Se emplea en distintas áreas de la ingeniería y la industria, como la mecánica y la aeronáutica. Para realizar conversiones entre libra-fuerza y otras unidades de fuerza, como el Newton (N), se debe tener en cuenta que 1 lbf equivale aproximadamente a 4.4482216 N, y viceversa, 1 N equivale aproximadamente a 0.22480894 lbf.

HSD

Medición de la libra-fuerza

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, para las cuales los pequeños cambios en la gravedad de la Tierra (que varía del ecuador al polo hasta en medio por ciento) pueden despreciarse con seguridad.

Sin embargo, el siglo XX trajo consigo la necesidad de una definición más precisa, que requería un valor estandarizado para la aceleración debida a la gravedad.

Producto de la libra-masa y la 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/s² (32,174049 ft/s²).

Los valores estándar de aceleración del campo gravitacional estándar (g_n) y la libra internacional avoirdupois (lb) dan como resultado una libra-fuerza igual a
4.4482216152605 N.

{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 se puede reformular en términos de slug. Una babosa tiene una masa de 32,174049 lb. Una libra-fuerza es la cantidad de fuerza necesaria para acelerar una babosa a una velocidad de 1 ft/s², entonces:

{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

	newton	dyne	Ki-fuerza, kilopond	Libra fuerza	libra
1 N	↑ 1kg⋅m/s²	= 10⁵Dyn	Entendidokp	Entendido 0,2481lbf	Entendido 7.2330pdl
1Dyn	=10^-5N	↑1g⋅cm/s²	.1.0197×10⁻⁶kp	.2.2481×10⁻⁶lbf	.7.2330×10^{; 5 -}pdl
1kp	=9.80665N	=980665Dyn	↑g_n×1kg	.2.2046lbf	.70.932pdl
1 lbf	.4.448222N	.444822Dyn	.0.45359kp	↑g_n×1lb	.32.174pdl
1pdl	.0.138255N	.13825Dyn	.0,014098kp	.0,031081lbf	↑1lb⋅ft/s²
El valor del gn utilizado en la definición oficial de la fuerza de kilogramo (9.80665 m/s²) se utiliza aquí para todas las unidades gravitacionales.

Sistemas de unidades pie-libra-segundo (FPS)

En algunos contextos, el término "libra" se utiliza 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 el slug, es decir, lbf⋅s²/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.

Base	Fuerza		Peso		Masa
Segunda ley de moción	$m = F / a$		$F = W \cdot a / g$		$F = m \cdot a$
Sistema	BG	MM	EE	M	AE	CGS	MTS	SI
Aceleración (aceleración)a)	ft/s²	m/s²	ft/s²	m/s²	ft/s²	Gal	m/s²	m/s²
Masam)	slug	hyl	libra de masa	kilogramo	libra	gramos	tonne	kilogramo
FuerzaF), pesoW)	libra	kilopond	Libra fuerza	kilopond	libra	dyne	sthène	newton
Presión (presión)p)	libra por pulgada cuadrada	ambiente técnico	fuerza por pulgada cuadrada	atmósfera estándar	libra por pie cuadrado	barye	pie	pascal

En la "ingeniería" (columna central), el peso de la unidad de masa (libra-masa) en 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. Tenga en cuenta, sin embargo, 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: el uso de la segunda ley de Newton, F = m ⋅ a, requiere otro factor, gc, que normalmente se toma como 32,174049 (lb⋅ft)/(lbf⋅s²).
"Absoluto" Los sistemas son sistemas coherentes de unidades: al usar el slug como unidad de masa, el "gravitacional" El sistema FPS (columna izquierda) evita la necesidad de tal constante. El SI es un "absoluto" sistema métrico con kilogramo y metro como unidades base.

Libra de 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 propulsores de cohetes sólidos del transbordador espacial fue de 3 300 000 libras de fuerza (14,7 MN), juntos 6 600 000 libras de fuerza (29,4 MN).

Fuentes externas

Obert, Edward F. (1948). Termodinámica. New York: D. J. Leggett Book Company. Capítulo I "Survey of Dimensions and Units", pp. 1-24.
Enciclopedia wikipedia: Pound-force.