重量ポンド 重量ポンドの概要

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重量ポンド

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2019/12/28 02:27 UTC 版)

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7000444822161526049♠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。日本の計量法体系では、1重量ポンドは正確に7000444822000000000♠4.44822ニュートンと定義されている。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、lb_f·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、lb_m)の語を用いることがある。

力学の単位の3つのアプローチ

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 g_c = 32.174049 lb_m·ft/lb_f·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.