重量ポンド
重量ポンド（じゅうりょうポンド、英: pound-force、記号: lbf, lbf）は、ヤード・ポンド法のFPS単位系（英国工学単位系、英国重力単位系）で用いられる力または重量の単位である[1]。米国以外では、使われることがまれで、米国内でも公式には使われない。
| じゅうりょうポンド 重量ポンド 英 pound-force | |
|---|---|
| 記号 | lbf, lbf |
| 系 | FPS重力単位系 |
| 量 | 力 |
| SI | 4.448 221 615 2605 N、日本の計量法では（正確に）4.448 22 N |
| 定義 | 質量1 lbの物体に対して標準重力加速度と同じ加速度を生じさせる力 |
| 由来 | 質量1ポンドの物体の地球上における重量 |
定義
1重量ポンドは、質量1ポンドの物体に対して標準重力加速度（9.806 65 m/s2、196 133/6096 ft/s2）と同じ加速度を生じさせる力と定義される。簡単に言えば、質量1ポンドの物体の地球上における重量である。
重量ポンドは18世紀ごろから使われ始めたが、重力加速度の値は場所によって異なるため、重量ポンドの値は厳密なものではなかった。1901年の国際度量衡総会 (CGPM) において重量グラム、重量キログラムとともに標準重力加速度が定められた。その値をヤード・ポンド法に換算することで、重量ポンドの値を厳密に定めることができるようになった。
標準重力加速度の値を使うと、1重量ポンドは正確に4.4482216152605ニュートンとなる。英国では、この14桁の数値が公式の換算値である[2]。日本の計量法体系では、1重量ポンドは正確に4.44822ニュートンと定義されている[3]。これは、英国の公式換算値を小数5桁に丸めたものである。
FPS単位系
文脈によっては、「ポンド」という言葉を質量の単位ではなく力の単位として用いる。この場合、質量の単位には、lbf·s2/ftとして定義されるスラグ(slug)を用いる。ポンドを質量の単位として用いる場合でも、曖昧さを回避するために「質量ポンド」(pounds-mass、lbm)の語を用いることがある。
| 基本単位 | 力・長さ・時間 | 重さ・長さ・時間 | 質量・長さ・時間 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 力 (F) | F = m⋅a = w⋅a/g | F = m⋅a/gc = w⋅a/g | F = m⋅a = w⋅a/g | |||||
| 重さ (w) | w = m⋅g | w = m⋅g/gc ≈ m | w = m⋅g | |||||
| 単位系 | BG | GM | EE | M | AE | CGS | MTS | SI |
| 加速度 (a) | ft/s2 | m/s2 | ft/s2 | m/s2 | ft/s2 | Gal | m/s2 | m/s2 |
| 質量 (m) | slug | slug | lbm | kg | lb | g | t | kg |
| 力 (F) | lb | kgf | lbF | kgf | pdl | dyn | sn | N |
| 圧力 (p) | lb/in2 | at | PSI | atm | pdl/ft2 | Ba | pz | Pa |
英国工学単位系(EE)では、質量の単位に質量ポンド、力（重量）の単位に重量ポンドを用いる。地球上においては、1質量ポンドに働く重力は1重量ポンドにほぼ等しいので都合が良い。ただし、他の単位系のように、力の単位が質量の単位に加速度の単位[6]を掛けた物と等しくない。つまり、ニュートンの運動の第2法則 F = m·a を書き表すのに、1以外の比例定数が必要になる。その値は、標準重力加速度 gc = 32.174049 lbm·ft/lbf·s2 である。
英国重力単位系(BG)とFPS絶対単位系(AE)は、1以外の比例定数を必要としない一貫性のある単位系である。BGはポンドを力の単位とし、質量の単位にスラグを用いる。AEはポンドを質量の単位とし、力の単位にパウンダルを用いる。
出典
- Obert, Edward F., “THERMODYNAMICS”, D.J. Leggett Book Company Inc., New York 1948; Chapter I, Survey of Dimensions and Units, pages 1-24.
- The Engineering ToolBox
- RELEVANT IMPERIAL UNITS, CORRESPONDING METRIC UNITS AND METRIC EQUIVALENTS The Units of Measurement Regulations 1995, pound-forceの欄
- 計量単位令 別表第7 項番9、「力」の項、重量ポンド、「ニュートンの四・四四八二二倍」
- Michael R. Lindeburg (2011). Civil Engineering Reference Manual for the Pe Exam. Professional Publications. ISBN 1591263417
- Wurbs, Ralph A, Fort Hood Review Sessions for Professional Engineering Exam, オリジナルの2011年8月15日時点におけるアーカイブ。 2011年10月26日閲覧。
- 長さの単位を時間の単位の二乗で除した物
関連項目
| 変換後 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| ニュートン（SI単位） N | ダイン dyn | 重量キログラム kgf | 重量ポンド lbf | パウンダル pdl | ||
| 変換前 | 1 N | =1 kg·m/s2 | =105 dyn | ≈0.10197 kgf | ≈0.22481 lbf | ≈7.2330 pdl |
| 1 dyn | =10−5 N | =1 g·cm/s2 | ≈1.0197×10−6 kgf | ≈2.2481×10−6 lbf | ≈7.2330×10−5 pdl | |
| 1 kgf | =9.80665 N | =980665 dyn | =gn·(1 kg) | ≈2.2046 lbf | ≈70.932 pdl | |
| 1 lbf | =4.4482216152605 N | ≈444822 dyn | ≈0.45359 kgf | =gn·(1 lb) | ≈32.174 pdl | |
| 1 pdl | =0.138254954376 N | ≈13825 dyn | ≈0.014098 kgf | ≈0.031081 lbf | =1 lb·ft/s2 | |
| 重量ポンドの値は、公式には重量キログラムによって定義されている標準重力加速度 gn を用いて計算している。 | ||||||