磅达转达因:两套绝对体系的会面
两边都不需要重力
这是本类目里唯一一对两边都不出现重力的组合。磅达是英尺-磅-秒制的绝对单位;达因是厘米-克-秒制的绝对单位。两者都由一个基本质量和一个基本加速度装配而成,连接它们的倍率无非是在磅、英尺和克上做的算术。一磅达等于 13825.5 达因,一达因等于 0.00007233 磅达。
二十世纪实际选了什么
两套体系都是由想要一套不带隐藏常数的力学的人设计出来的。CGS 在早期占了上风,很大程度上是因为厘米和克让实验室的量产出整齐的数字,达因于是成了物理学的通用单位,一用就是几十年。FPS 制保留了磅达,却从未顶掉商业偏爱的引力单位。国际单位制到来时,米和千克大到足以让牛顿站得住,两位绝对制的前辈同时退役。
磅达与达因的等值
这些数值展示了达因的尺度之小:它几乎把任何机械尺寸的力都变成一个五位数。
| 磅达 (pdl) | 达因 (dyn) |
|---|---|
| 1 | 13825.4954376 |
| 10 | 138254.954376 |
| 25 | 345637.38594 |
| 50 | 691274.77188 |
| 100 | 1382549.54376 |
| 1000 | 13825495.4376 |
绝对度量才是真正的偏好
绝对体系的要点在于,一个力可以纯粹用质量、长度和时间写出,于是方程用在哪里都成立。引力体系必须假定一个 g 值,这让同一次计算在不同纬度给出不同答案,直到一个标准值被强加上去。这才是二十世纪那项偏好的真实形态:不是公制胜过英制,而是定义胜过地点。
五个数量级
达因极小——它是让一克获得每秒一厘米每二次方秒加速度的力——所以磅达数值写成达因时会变得很大。几乎任何一个日常数值都要占五位。把小数点右移五位是一个不错的脑内估算,因为 13825.5 已经足够接近十的五次方。
常见问题
磅达和达因都是绝对单位吗?
是的,这正是这一对不寻常的地方。两者都由一个基本质量和一个基本加速度定义,任何地方都不涉及重力:磅达用磅和英尺,达因用克和厘米。两者都不会随纬度改变取值。
把磅和英尺连到达因的是一套什么算术?
一个基本质量之比乘以一个基本加速度之比。一磅是 453.59237 克,一英尺是 30.48 厘米,所以力的比值就是这个乘积,得到一磅达等于 13825.5 达因。任何地方都没有测得的常数进入。
两者中哪个是更大的力?
磅达,而且大得多——大约一万四千倍。达因被刻意做得很小,因为它是为克和厘米尺度的实验室工作而造的,那里的量都很微小;而磅达是为机械尺度的质量而造的。
在科学使用中,达因为什么比磅达活得久?
因为 CGS 在几十年里是物理学的通用体系,而达因与当时所做的实验尺度相配。直到国际单位制把米和千克定为基本单位、牛顿取代了它,它才让位,而这个变化到 1960 年代才普及。
CGS 有什么是英尺-磅-秒制缺的?
原则上什么都没有——两者都是自洽的绝对体系,对每一个力学量都有配套的单位。差别在被采用:CGS 成了实验室的共同语言,于是它的单位被教授、被制表、被期刊引用,而一套体系就是这样赢的。