フィート・ポンド・秒単位系

フィート・ポンド・秒単位系（FPS単位系）は、長さを表すフィート、質量または力を表す（常用）ポンド（下記参照）、時間を表す秒という3つの基本単位に基づいて構築された単位系である。^{[ 1 ]}

変種

20世紀半ばまで、FPSシステムの変種は英語の技術出版物で最も一般的なシステムでした。^{[ 1 ]}

すべての物理量に一貫した単位を付与することで、誤差を回避し、システム間の変換を容易にすることができます。特にFPSシステムの文脈では、これを普及させたウィリアム・ストラウドにちなんで、ストラウドシステムと呼ばれることもあります。^{[ 2 ]}

英語の質量と力または重量の単位に対する3つのアプローチ^{[ 3 ] [ 4 ]}

v t e ベース	力	重さ	質量
運動の第二法則	m = ⁠F/1つの⁠	F = ⁠W ⋅ a/グラム⁠	F = m ⋅ a
システム	英国重力研究所（BG）	英語工学（EE）	アブソリュートイングリッシュ（AE）
加速度（a）	フィート/秒^2	フィート/秒^2	フィート/秒^2
質量（m）	ナメクジ	ポンド質量	ポンド
力（F）、 重さ（W）	ポンド	ポンド力	ポンド
圧力（p）	平方インチあたりの重量	ポンド力/平方インチ	1平方フィートあたりポンド

質量単位としてのポンド

ポンドを質量単位として使用する場合、この一貫した単位体系の中核は、メートル・キログラム・秒（MKS）を用いた国際単位系（SI）の対応するサブセット、およびそれ以前のセンチメートル・グラム・秒単位系（CGS）と類似しており、機能的に同等です。この単位系はしばしば絶対英国単位系と呼ばれます。

このサブシステムでは、力の単位はポンドと呼ばれる派生単位です。^{[ 1 ]}

${\displaystyle \mathrm {1\,pdl} =\mathrm {1\,lb{\cdot }ft/s^{2}} .}$

力ではなく質量の単位としてのポンドの国際標準記号はlbである。^{[ 5 ]}

エヴェレット (1861) は、FPS システムにおける力とエネルギーの単位として、 ダインとエルグというメートル法を提案しました。

ラティマー・クラーク (1891) の『Dictionary of Measures』には、FPS 絶対単位の提案名として celo (加速度)、velまたはvelo (速度)、pulse (運動量) が記載されています。

力の単位としてのポンド

技術的あるいは重力的なFPSシステム^{[ 6 ]}、あるいはイギリス重力システムは、アメリカのエンジニアの間で最も一般的に使用されているFPSシステムの一貫した変種である。このシステムでは、質量の基本単位であるポンドの代わりに、力の基本単位として ポンド力を採用している。

このサブシステムでは、質量の単位はスラグと呼ばれる組立単位である。^{[ 1 ]}

${\displaystyle \mathrm {1\,slug} =\mathrm {1\,lbf{\cdot }s^{2}/ft} .}$

重力 FPS システムの文脈では、ポンド力 (lbf) はポンド (lb) と呼ばれることもあります。

力の単位としてのポンド力と質量の単位としてのポンド質量

FPSシステムの別の変種では、質量ポンドと力ポンドの両方が使用されますが、スラグとパウンダルは使用されません。このシステムは、英国工学システム（English Engineering System）と呼ばれることもあります。その名称にもかかわらず、このシステムは米国慣用単位に基づいており、英国では使用されていません。^{[ 6 ]}

その他のユニット

モル単位

FPSシステムにおける物質の単位はポンドモル（lb-mol）である。273.16 × 10 ²⁴。SIがグラムモルを採用するまでは、モルは質量単位から（質量単位）／（原子質量単位）として直接導出されていました。単位（lbf⋅s ² /ft）-モルは、以前の大気の定義にも見られます。

電磁ユニット

静電単位系と電磁単位系は、主に長さと力の単位から派生しています。そのため、長さ、質量、時間を含むあらゆる単位系を容易に拡張できます。Stephen Dresner ^{[ 7 ] は}、フィート・ポンド・秒とフィート・スラグ・秒の両方の静電単位系と電磁単位系を示しています。実際には、これらはセンチメートル・グラム・秒系と最もよく関連付けられています。1929年の「国際臨界表」では、記号とシステムとして、静電単位系では fpse = FPS、電磁単位系では fpsm = FPS が示されています。電荷の変換については、以下が示されています。CRC Handbook of Chemistry and Physics 1979 (Edition 60) でも、fpse と fpsm が標準略語として挙げられています。

電磁FPS（EMU、統計）

1 fpsm単位 = 117.581866 cgsm単位（バイオ秒）

静電FPS（ESU、ab-）

1 fpse 単位 = 3583.8953 cgse 単位 (フランクリン)

1 fpse単位 = 1.1954588×10 ⁻⁷絶対クーロン

光の単位

カンデラとフートカンデラは、 1860年のメトロポリタンガス法で初めて定義された光の単位です。^{[ 8 ]} フートカンデラは、標準カンデラから1フィート離れた場所の光の強さです。これらの単位は1881年に国際的に認められ、メートル法に採用されました。^{[ 9 ]}

コンバージョン

「重量」という用語が、一部の技術的文脈（物理学、工学）では重力を指し、他の文脈（商学、法律）では質量を指して用いられること^{[ 10 ]} 、そして実際にはこの区別が重要にならないことが多いことと相まって、FPSシステムの変種の共存は、「ポンド」という単位の性質に関する混乱を引き起こしている。しかし、国際メートル法の単位との関係はニュートンではなくキログラムで表され、かつては局所的な重力の違いを考慮に入れない二皿天秤と比較するための質量原器を用いて定義されていた。

1959年7月、各国のフィートと常用ポンドの基準は、正確には国際フィートに置き換えられました。0.3048 mと国際ポンドは正確に0.453 592 37  kgであり、システム間の変換は簡単な計算で行えます。ポンドへの変換は1 pdl = 1 lb·ft/s ² =で与えられます。0.138 254 954 376  N（正確には）^{[ 1 ]}

絶対 FPS システムと重力 FPS システム間で変換するには、EE でポンド質量をポンド力に関連付ける 標準加速度g を固定する必要があります。

${\displaystyle 1\,{\text{lbf}}=1\,{\text{lb}}\cdot g}$

gは地球表面上の位置に厳密に依存しますが、1901年以降、ほとんどの状況では慣習的に正確にg ₀ = に固定されています。9.806 65  m/s ² ≈ 32.174 05  ft/s ²（標準重力）^{[ 1 ]}

参照

• メートル・トン・秒単位系（MTS）
• FFFシステム
• 火星気候探査機

参考文献

1. Cardarelli, François (2003)、「フィート・ポンド・秒（FPS）システム」、Encyclopaedia of Scientific Units, Weights and Measures: Their SI Equivalences and Origins、Springer、pp.  51–55、ISBN 978-1-85233-682-0。
2. ヘンダーソン、ジェームズ・B.; ゴッドフリー、C. (1924)、「ストラウドの力学教授法」、数学雑誌、12 (170): 99– 105、doi : 10.2307/3604647、JSTOR 3604647、S2CID 125929042  。
3. Comings, EW (1940). 「英国の工学単位とその寸法」. Industrial & Engineering Chemistry . 32 (7): 984– 987. doi : 10.1021/ie50367a028 .
4. Klinkenberg, Adrian (1969). 「アメリカ工学単位系とその次元定数g _c」. Industrial & Engineering Chemistry . 61 (4): 53– 59. doi : 10.1021/ie50712a010 .
5. IEEE Std 260.1-2004、IEEE 測定単位の標準文字記号（SI 単位、慣用インチポンド単位、およびその他の特定の単位）
6. Coulson, JM; Richardson, JF; Backhurst, JR; Harker, JH (1999-11-08).化学工学 第1巻：流体の流れ、熱伝達、質量伝達. Elsevier Science. ISBN 978-0-7506-4444-0。
7. ドレスナー、スティーブン（1971年）『測定単位』ニューヨーク：ヘイスティングス・ハウス、pp.  193– 205。
8. ジェラード, HG (1985). 『科学単位辞典』 ロンドン: チャップマン・アンド・ホール. p. 24. ISBN 0412281007。
9. フェナ、ドナルド（2003）、度量衡辞典、ISBN 978-0-19-860522-5
10. NIST連邦規格376B、p. 13。 2010年8月16日アーカイブ、 Wayback Machineにて