Livre (force)

La livre de force ou livre-force (symbole : lbf ​​, parfois lb _f , ) est une unité de force utilisée dans certains systèmes de mesure , notamment les unités d'ingénierie anglaises et le système pied–livre–seconde .

La livre-force ne doit pas être confondue avec la livre-masse (lb), souvent simplement appelée « livre », qui est une unité de masse ; elle ne doit pas non plus être confondue avec le pied-livre (ft⋅lbf), une unité d' énergie , ou la livre-pied (lbf⋅ft), une unité de couple .

La livre-force est égale à la force gravitationnelle exercée sur une masse d'une livre avoirdupois à la surface de la Terre . Depuis le XVIIIe siècle, l'unité est utilisée dans des mesures de faible précision, pour lesquelles de petites variations de la gravité terrestre (qui varie de l'équateur au pôle jusqu'à un demi pour cent) peuvent être négligées en toute sécurité.

Le XXe siècle a cependant apporté la nécessité d’une définition plus précise, nécessitant une valeur standardisée pour l’accélération due à la gravité.

La livre-force est le produit d'une livre avoirdupois ( exactement 0,45359237 kg) et de l' accélération standard due à la gravité , soit environ 32,174049 pi/s ² (9,80665 m/s ² ).

Les valeurs standard de l'accélération du champ gravitationnel standard ( g _n ) et de la livre internationale avoirdupois (lb) donnent une livre-force égale à 32.174 049 ⁠pieds⋅lb/s ²( 4,4482216152605 N).

Cette définition peut être reformulée en termes de limace . Une limace a une masse de 32,174049 lb. Une livre-force est la quantité de force nécessaire pour accélérer une limace à une vitesse de1 pi/s ² , donc :

Dans certains contextes, le terme « livre » est utilisé presque exclusivement pour désigner l'unité de force et non l'unité de masse. Dans ces applications, l'unité de masse préférée est le slug, c'est-à-dire lbf⋅s ² /ft. Dans d'autres contextes, l'unité « livre » désigne une unité de masse . Le symbole standard international pour la livre en tant qu'unité de masse est lb.

Dans les systèmes « d'ingénierie » (colonne du milieu), le poids de l'unité de masse (livre-masse) sur la surface de la Terre est approximativement égal à l'unité de force (livre-force). C'est pratique car une masse d'une livre exerce une force d'une livre en raison de la gravité. Notez cependant que, contrairement aux autres systèmes, l'unité de force n'est pas égale à l'unité de masse multipliée par l'unité d'accélération — l'utilisation de la deuxième loi de Newton , F = m ⋅ a , nécessite un autre facteur, g _c , généralement pris comme étant 32,174049 (lb⋅ft)/(lbf⋅s ² ). Les systèmes « absolus » sont des systèmes cohérents d'unités : en utilisant le slug comme unité de masse, le système « gravitationnel » FPS (colonne de gauche) évite la nécessité d'une telle constante. Le SI est un système métrique « absolu » avec le kilogramme et le mètre comme unités de base.

Le terme livre de poussée est un autre nom pour livre-force dans des contextes spécifiques. On le retrouve fréquemment dans les sources américaines sur les moteurs à réaction et les fusées, dont certaines continuent d'utiliser la notation FPS. Par exemple, la poussée produite par chacun des deux propulseurs à poudre de la navette spatiale était de 3 300 000 livres-force (14,7 MN ), soit 6 600 000 livres-force (29,4 MN) au total.