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Libra (força)

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
(Redirecionado deLibra-força)
 Nota: Para unidade de massa, vejaLibra (massa). Para unidade monetária, vejaLibra (moeda). Para outros usos, vejaLibra.
Libra-força
Informação geral
Sistema de unidadeUnidades inglesas,sistema habitual de unidades dos EUA
Unidade deforça
Símbololbf ou lbf
Conversões
1 lbf em ...... é igual a ...
Sistema centímetro-grama-segundo444 822,2dyn
Unidadesmétricas (SI)4,448222N
Sistema Absoluto Inglês32,17405pbl


Alibra-força (símbolo:lbf oulbf), também referida comolibra-peso, é umaunidade deforça usada em algunssistemas de medida, tais como o sistema deunidades inglesas de engenharia (English Engineering units)[1] e oBritish Gravitational System.[2]

A força noSistema Internacional de Unidades é medida emnewtons. Uma libra-força é igual aopeso (sendo o peso uma força) exercido sobre uma massa de umalibra (0,45359237kg) submetida àgravidade padrão.[N 1]

Assim, o valor da libra-força define-se, em relação ao Sistema Internacional de Unidades, pelo produto:

0,45359237 kg × 9,806 65 m/s2

Portanto:

1 lbf = 4,4482216152605N

Definições

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A libra-força é igual à força da gravidade exercida sobre umamassa de umalibra (massa)avoirdupois na superfície daTerra. Desde o século XVIII, essa unidade tem sido usada em medições de baixa precisão, nas quais pequenas mudanças nagravidade da Terra (que varia, conforme o lugar, em até 0,5%) são irrelevantes.[3]

Mas o século XX trouxe a necessidade de definição mais precisa. Era preciso ter um valor normalizado para a aceleração devida à gravidade. Hoje, de acordo com aConferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), a gravidade usualmente considerada é 9.80665 m/s2 (cerca de 32.174 049 ft/s2).

Em 1901, a Terceira CGPM, em sua segunda resolução,[4][5] estabeleceu que:

« O número adotado pelo Serviço Internacional de Pesos e Medidas para o valor da aceleração normal da gravidade é de 980,665 cm/s2, número já sancionado por algumas legislações. » 980,665 cm/s2, valor já estabelecido na legislação de alguns países.

Esse valor era a referência convencional para calcular oquilograma-força, uma unidade de força que caiu em desuso desde a introdução doSistema Internacional de Unidades (SI).[6]

A aceleração do campo gravitacional padrão (gn) e alibraavoirdupois (lbm) definem a libra-força como:[7]

1lbf=1lbm×gn=1lbm×9.80665ms2/0.3048mft1lbm×32.174049fts2=32.174049ftlbms21lbf=1lbm×0.45359237kglbm×gn=0.45359237kg×9.80665ms2=4.4482216152605N{\displaystyle {\begin{aligned}1\,{\text{lbf}}&=1\,{\text{lbm}}\times g_{\text{n}}\\&=1\,{\text{lbm}}\times 9.80665\,{\tfrac {\text{m}}{{\text{s}}^{2}}}/0.3048\,{\tfrac {\text{m}}{\text{ft}}}\\&\approx 1\,{\text{lbm}}\times 32.174049\,\mathrm {\tfrac {ft}{s^{2}}} \\&=32.174049\,\mathrm {\tfrac {ft{\cdot }lbm}{s^{2}}} \\1\,{\text{lbf}}&=1\,{\text{lbm}}\times 0.45359237\,{\tfrac {\text{kg}}{\text{lbm}}}\times g_{\text{n}}\\&=0.45359237\,{\text{kg}}\times 9.80665\,{\tfrac {\text{m}}{{\text{s}}^{2}}}\\&=4.4482216152605\,{\text{N}}\end{aligned}}}

Essa definição também pode ser expressa emslug. Um slug tem uma massa de 32.174049 lbm. Uma libra-força é o montante de força requerida para acelerar um slug à razão de 1 ft/s2 Portanto:

1lbf=1slug×1fts2=1slugfts2{\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}}}

Conversão para outras unidades

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Unidades de força
newton
(unidade doSI)
dinaquilograma-forçalibra-forçapoundal
1 N≡ 1 kg⋅m/s2= 105 dyn≈ 0.10197 kp≈ 0.22481 lbf≈ 7.2330 pdl
1 dyn= 10−5 N≡ 1 g⋅cm/s2≈ 1.0197 × 10−6 kp≈ 2.2481 × 10−6 lbf≈ 7.2330 × 10−5 pdl
1 kp= 9.80665 N= 980665 dyngn⋅(1 kg)≈ 2.2046 lbf≈ 70.932 pdl
1 lbf≈ 4.448222 N≈ 444822 dyn≈ 0.45359 kpgn⋅(1lb)≈ 32.174 pdl
1 pdl≈ 0.138255 N≈ 13825 dyn≈ 0.014098 kp≈ 0.031081 lbf≡ 1 lb⋅ft/s2
O valor degn tal como usado na definição oficial do quilograma-força é usado aqui para todas as unidades gravitacionais.

Sistema FPS (pé-libra-segundo) de unidades

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Três abordagens para unidades de massa e força[8][9]
Baseforça, comprimento, tempopeso, comprimento, tempomassa, comprimento, tempo
Força (F)F =ma =wa/gF =ma/gc =wa/gF =ma =wa/g
Peso (w)w =mgw =mg/gcmw =mg
SistemaFPSTécnicoInglêsMétricoFPSCGSMTSSI
Aceleração (a)ft/s2m/s2ft/s2m/s2ft/s2Galm/s2m/s2
Massa (m)slughyllbmkglbgtkg
Força (F)lbkplbFkppdldynsnN
Pressão (p)lb/in2atPSIatmpdl/ft2BapzPa

Ver também

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Notas

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  1. Gravidade terrestre média no nível do mar.

Referências

  1. English Engineering Units and Their Dimensions. Por E. W. Comings. Ind. Eng. Chem., julho de 1940, 32 (7), pp 984–987 DOI: 10.1021/ie50367a028 .
  2. The Engineering ToolBox
  3. A aceleração da gravidade varia na superfície da Terra, podendo assumir valores que vão de aproximadamente 9.78 m/s2 (32.1 ft/s2), noequador, até cerca de 9.83 m/s2 (32.3 ft/s2), nospolos.
  4. Comptes Rendus de la 3e. Projet de déclaration relative à l'unité de masse et à la définition du poids. CGPM (1901), p.70
  5. Resolution of the 3rd CGPM (1901). Declaration on the unit of mass and on the definition of weight; conventional value of gn
  6. Barry N. Taylor,Guide for the Use of the International System of Units (SI)Arquivado em 2016-05-15 no Portuguese Web Archive, 1995,NIST Special Publication 811, Appendix B note 24
  7. A libra internacional avoirdupois é definida como sendo exatamente 0.45359237 kg.
  8. Michael R. Lindeburg (2011).Civil Engineering Reference Manual for the Pe Exam. [S.l.]: Professional Publications.ISBN 1591263417 
  9. Wurbs, Ralph A,Fort Hood Review Sessions for Professional Engineering Exam(PDF), consultado em 26 de outubro de 2011 

Bibliografia

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  • Obert, Edward F.Thermodynamics. D.J. Leggett Book Company Inc., New York, 1948; Chapter I, "Survey of Dimensions and Units", pp 1-24.
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