FPS systém ve zkratce
FPS systém (foot-pound-second) je skupina angloamerických soustav jednotek založených na stopě, libře a sekundě. Používal se hlavně v mechanice, technice a starší anglicky psané literatuře. Dnes je ve vědě a metrologii standardem mezinárodní soustava jednotek SI, ale jednotky jako foot, pound, psi nebo horsepower se stále objevují zejména v americké technické praxi.
Označení FPS je praktické, ale může být matoucí. Zatímco foot jednoznačně označuje délku a second čas, jednotka pound může podle kontextu znamenat hmotnost nebo sílu. Proto je při technických výpočtech nutné rozlišovat pound-mass, pound-force, slug a poundal.
Foot, pound, second
| Pojem | Význam | Vztah k SI |
|---|---|---|
| foot (ft) | stopa, jednotka délky | 1 ft = 0,3048 m přesně |
| pound-mass (lb, lbm) | libra jako jednotka hmotnosti | 1 lb = 0,453 592 37 kg přesně |
| second (s) | sekunda, jednotka času | základní jednotka SI |
Libra jako hmotnost a libra jako síla
V běžném jazyce se často mluví jednoduše o libře. Ve fyzice a technice je ale rozdíl mezi hmotností a silou zásadní. Hmotnost vyjadřuje množství látky a setrvačnost tělesa, zatímco síla popisuje působení, které tělesu uděluje zrychlení.
- pound-mass (lbm) je libra jako jednotka hmotnosti,
- pound-force (lbf) je libra jako jednotka síly,
- slug je jednotka hmotnosti v gravitační FPS soustavě,
- poundal je jednotka síly v absolutní FPS soustavě.
Jedna libra síly (1 lbf) je síla, kterou má těleso o hmotnosti jedné libry při standardním tíhovém zrychlení. Přibližně platí 1 lbf = 4,448 221 615 N. Naproti tomu poundal je síla, která hmotnosti 1 lbm udělí zrychlení 1 ft/s2.
Dvě podoby FPS soustavy
Pod označením FPS systém se mohou skrývat dvě odlišné mechanické soustavy:
| Soustava | Základní jednotky | Odvozená jednotka |
|---|---|---|
| absolutní FPS | foot, pound-mass, second | síla se vyjadřuje v poundalech (pdl) |
| gravitační FPS | foot, pound-force, second | hmotnost se vyjadřuje ve sluzích (slug) |
V technické praxi se často používá gravitační varianta s jednotkou pound-force. Při přepočtech je proto nutné sledovat, zda je zkratka lb použita pro hmotnost, nebo zda text pracuje se silou lbf.
Vybrané FPS jednotky a převody na SI
| Veličina | Jednotka | Převod na SI |
|---|---|---|
| Délka | inch (in) | 0,0254 m přesně |
| foot (ft) | 0,3048 m přesně | |
| yard (yd) | 0,9144 m přesně | |
| mile (mi) | 1609,344 m přesně | |
| Hmotnost | pound-mass (lb) | 0,453 592 37 kg přesně |
| Hmotnost | slug | 14,593 902 94 kg |
| Síla | pound-force (lbf) | 4,448 221 615 260 5 N |
| poundal (pdl) | 0,138 254 954 376 N | |
| Tlak | pound-force per square inch (psi) | 6894,757 293 168 Pa |
| Práce, energie | foot-pound force (ft·lbf) | 1,355 817 948 331 J |
| Výkon | horsepower (hp) | přibližně 745,7 W |
Vztah k US a UK systému
FPS soustava není totéž co celý americký měrný systém nebo britský imperiální systém. FPS označuje především mechanický rámec foot-pound-second. Naproti tomu US a UK systémy zahrnují i praktické jednotky délky, plochy, objemu, hmotnosti a další jednotky používané v obchodě a každodenní praxi.
U délky a hmotnosti jsou dnes mnohé hodnoty stejné: například foot, yard a libra mají v US i UK kontextu stejný vztah k SI. Naopak objemové jednotky se mohou výrazně lišit. Například US gallon je přibližně 3,785 l, zatímco imperial gallon je 4,546 09 l. Převody objemových jednotek proto patří především na samostatné stránky US měrný systém a UK systém.
Použití dnes
Ve vědě, metrologii a většině mezinárodní technické dokumentace se používá soustava SI. FPS a příbuzné angloamerické jednotky se dnes objevují hlavně v americké technické literatuře, letectví, strojírenství, stavebnictví, automobilovém průmyslu a ve starších výpočtech. Pro českého uživatele je nejdůležitější ověřit, zda jde o US nebo UK hodnotu a zda libra označuje hmotnost, nebo sílu.
Souvislosti
Zdroj: NIST Guide to the SI, Appendix B.9; NIST Handbook 44, Appendix B; BIPM: SI Brochure.