Libra (força)

 Nota: Para unidade de massa, veja Libra (massa). Para unidade monetária, veja Libra (moeda). Para outros usos, veja Libra.
Libra-força
Informação geral
Sistema de unidade Unidades inglesas, sistema habitual de unidades dos EUA
Unidade de força
Símbolo lbf ou lbf
Conversões
1 lbf em ... ... é igual a ...
Sistema centímetro-grama-segundo 444 822,2 dyn
Unidades métricas (SI) 4,448222 N
Sistema Absoluto Inglês 32,17405 pbl


A libra-força (símbolo: lbf ou lbf), também referida como libra-peso, é uma unidade de força usada em alguns sistemas de medida, tais como o sistema de unidades inglesas de engenharia (English Engineering units)[1] e o British Gravitational System.[2]

A força no Sistema Internacional de Unidades é medida em newtons. Uma libra-força é igual ao peso (sendo o peso uma força) exercido sobre uma massa de uma libra (0,45359237 kg) submetida à gravidade 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 = 4,4482216152605 N

Definições

A libra-força é igual à força da gravidade exercida sobre uma massa de uma libra (massa) avoirdupois na superfície da Terra. Desde o século XVIII, essa unidade tem sido usada em medições de baixa precisão, nas quais pequenas mudanças na gravidade 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 a Conferência 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 o quilograma-força, uma unidade de força que caiu em desuso desde a introdução do Sistema Internacional de Unidades (SI).[6]

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

1 lbf = 1 lbm × g n = 1 lbm × 9.80665 m s 2 / 0.3048 m ft ≈ 1 lbm × 32.174049 f t s 2 = 32.174049 f t ⋅ l b m s 2 1 lbf = 1 lbm × 0.45359237 kg lbm × g n = 0.45359237 kg × 9.80665 m s 2 = 4.4482216152605 N {\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 em slug. 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:

1 lbf = 1 slug × 1 ft s 2 = 1 slug ⋅ ft s 2 {\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

Unidades de força
  • v
  • d
  • e
 newton
(unidade do SI)		 dina quilograma-força libra-força poundal
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 dyn ≡ gn⋅(1 kg) ≈ 2.2046 lbf ≈ 70.932 pdl
1 lbf ≈ 4.448222 N ≈ 444822 dyn ≈ 0.45359 kp ≡ gn⋅(1 lb) ≈ 32.174 pdl
1 pdl ≈ 0.138255 N ≈ 13825 dyn ≈ 0.014098 kp ≈ 0.031081 lbf ≡ 1 lb⋅ft/s2
O valor de gn tal como usado na definição oficial do quilograma-força é usado aqui para todas as unidades gravitacionais.

Sistema FPS (pé-libra-segundo) de unidades

Três abordagens para unidades de massa e força [8][9]
  • v
  • d
  • e
Base 		força, comprimento, tempo peso, comprimento, tempo massa, comprimento, tempo
Força (F) F = m⋅a = w⋅ag F = m⋅agc = w⋅ag F = m⋅a = w⋅ag
Peso (w) w = m⋅g w = m⋅ggc ≈ m w = m⋅g
Sistema FPS Técnico Inglês Métrico FPS CGS MTS SI
Aceleração (a) ft/s2 m/s2 ft/s2 m/s2 ft/s2 Gal m/s2 m/s2
Massa (m) slug hyl lbm kg lb g t kg
Força (F) lb kp lbF kp pdl dyn sn N
Pressão (p) lb/in2 at PSI atm pdl/ft2 Ba pz Pa

Ver também

Notas

  1. ↑ Gravidade terrestre média no nível do mar.
  • Este artigo foi inicialmente traduzido, total ou parcialmente, do artigo da Wikipédia em inglês cujo título é «Pound (force)», especificamente desta versão.

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), no equador, até cerca de 9.83 m/s2 (32.3 ft/s2), nos polos.
  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

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