مقدمة
نظام القدم–الرطل–الثانية (Foot–Pound–Second System)، ويُختصر عادةً إلى نظام FPS، هو نظام وحدات قياس يعتمد على ثلاثة وحدات أساسية: القدم لقياس الطول، والرطل لقياس الكتلة، والثانية لقياس الزمن. على الرغم من أن نظام الوحدات الدولي (SI) هو النظام الأكثر استخدامًا على مستوى العالم في الوقت الحاضر، إلا أن نظام FPS لا يزال مستخدمًا في بعض المجالات، وخاصة في الولايات المتحدة.
يهدف هذا المقال إلى تقديم شرح مفصل لنظام القدم–الرطل–الثانية، بما في ذلك الوحدات الأساسية والمشتقة، وتطبيقاته، وأوجه الاختلاف بينه وبين نظام الوحدات الدولي (SI).
الوحدات الأساسية في نظام FPS
كما ذكرنا، يتكون نظام FPS من ثلاث وحدات أساسية:
- القدم (Foot): وحدة قياس الطول. تُعرّف القدم الواحدة بأنها تساوي 0.3048 مترًا.
- الرطل (Pound): وحدة قياس الكتلة. يُعرّف الرطل الواحد بأنه يساوي 0.45359237 كيلوغرامًا. من المهم التمييز بين الرطل كوحدة للكتلة والرطل كوحدة للقوة (pound-force).
- الثانية (Second): وحدة قياس الزمن. الثانية هي نفسها في كل من نظام FPS ونظام SI.
الوحدات المشتقة في نظام FPS
بالإضافة إلى الوحدات الأساسية، يحتوي نظام FPS على العديد من الوحدات المشتقة التي تعتمد على الوحدات الأساسية. بعض الأمثلة على هذه الوحدات تشمل:
- القدم المربع (Square Foot): وحدة قياس المساحة، وتساوي مساحة مربع طول ضلعه قدم واحد.
- القدم المكعب (Cubic Foot): وحدة قياس الحجم، وتساوي حجم مكعب طول ضلعه قدم واحد.
- الرطل-قوة (Pound-force): وحدة قياس القوة. تُعرّف بأنها القوة اللازمة لتسريع كتلة مقدارها رطل واحد بمعدل قدم واحد في الثانية المربعة.
- الباوند لكل بوصة مربعة (Pound per Square Inch – PSI): وحدة قياس الضغط.
- الحصان (Horsepower): وحدة قياس القدرة (الطاقة في وحدة الزمن).
الفرق بين نظام FPS ونظام SI
يكمن الاختلاف الرئيسي بين نظام FPS ونظام SI في الوحدات الأساسية المستخدمة. يعتمد نظام SI على سبع وحدات أساسية: المتر (للطول)، والكيلوغرام (للكتلة)، والثانية (للزمن)، والأمبير (للتيار الكهربائي)، والكلفن (لدرجة الحرارة)، والمول (لكمية المادة)، والشمعة (لشدة الإضاءة). في المقابل، يعتمد نظام FPS على القدم والرطل والثانية فقط كوحدات أساسية.
بالإضافة إلى ذلك، يعتمد نظام SI على نظام عشري، مما يسهل التحويل بين الوحدات المختلفة. على سبيل المثال، الكيلومتر يساوي 1000 متر، والسنتيمتر يساوي 0.01 متر. في المقابل، لا يعتمد نظام FPS على نظام عشري، مما يجعل التحويل بين الوحدات أكثر تعقيدًا. على سبيل المثال، القدم الواحدة تساوي 12 بوصة، والياردة الواحدة تساوي 3 أقدام.
نتيجة لهذه الاختلافات، يعتبر نظام SI أكثر سهولة في الاستخدام وأكثر توافقًا مع العمليات الحسابية والعلمية. هذا هو السبب في أنه أصبح النظام القياسي العالمي للوحدات.
تطبيقات نظام FPS
على الرغم من أن نظام SI هو النظام الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، إلا أن نظام FPS لا يزال مستخدمًا في بعض المجالات، وخاصة في الولايات المتحدة. بعض الأمثلة على هذه المجالات تشمل:
- الهندسة المدنية والمعمارية: غالبًا ما يتم استخدام القدم والبوصة في قياسات البناء والتصميم المعماري.
- صناعة النفط والغاز: يتم استخدام البرميل كوحدة قياس لحجم النفط، والـ PSI كوحدة قياس للضغط.
- صناعة الطيران: لا يزال نظام FPS يستخدم في بعض جوانب صناعة الطيران، على الرغم من الاتجاه المتزايد نحو استخدام نظام SI.
- الأعمال اليدوية والتصنيع: في بعض الحالات، يتم استخدام القدم والبوصة في الأعمال اليدوية والتصنيع، خاصة في الولايات المتحدة.
تحويل الوحدات بين نظام FPS ونظام SI
قد يكون من الضروري تحويل الوحدات بين نظام FPS ونظام SI في بعض الحالات. فيما يلي بعض التحويلات الشائعة:
- الطول:
- 1 قدم = 0.3048 متر
- 1 بوصة = 2.54 سنتيمتر
- الكتلة:
- 1 رطل = 0.45359237 كيلوغرام
- القوة:
- 1 رطل-قوة = 4.44822 نيوتن
- الضغط:
- 1 PSI = 6894.76 باسكال
يمكن استخدام هذه التحويلات لتحويل القياسات من نظام FPS إلى نظام SI، والعكس صحيح.
عيوب نظام FPS
على الرغم من استخدامه في بعض المجالات، إلا أن نظام FPS يعاني من عدة عيوب:
- عدم اعتماده على النظام العشري: كما ذكرنا سابقًا، عدم اعتماد نظام FPS على النظام العشري يجعل التحويل بين الوحدات أكثر تعقيدًا.
- الارتباك بين الرطل كوحدة للكتلة والرطل كوحدة للقوة: قد يؤدي استخدام نفس الاسم (الرطل) لوحدتين مختلفتين إلى الارتباك، خاصة في العمليات الحسابية.
- صعوبة التكامل مع العمليات العلمية والهندسية: يعتبر نظام SI أكثر ملاءمة للاستخدام في العمليات العلمية والهندسية بسبب سهولة استخدامه وتوافقه مع الوحدات الأخرى.
لماذا لا يزال نظام FPS مستخدماً في الولايات المتحدة؟
على الرغم من عيوبه، لا يزال نظام FPS مستخدمًا على نطاق واسع في الولايات المتحدة لعدة أسباب:
- الاعتبارات التاريخية: اعتمدت الولايات المتحدة نظام FPS منذ فترة طويلة، وهناك مقاومة لتغيير نظام القياس المألوف.
- التكلفة: قد يكون تغيير نظام القياس مكلفًا للغاية، خاصة بالنسبة للصناعات التي تعتمد بشكل كبير على نظام FPS.
- الاعتبارات الثقافية: يعتبر البعض أن استخدام نظام FPS جزء من الهوية الوطنية الأمريكية.
ومع ذلك، هناك اتجاه متزايد نحو استخدام نظام SI في الولايات المتحدة، خاصة في المجالات العلمية والهندسية.
خاتمة
نظام القدم–الرطل–الثانية (FPS) هو نظام وحدات قياس يعتمد على القدم والرطل والثانية كوحدات أساسية. على الرغم من أنه لا يزال مستخدمًا في بعض المجالات، وخاصة في الولايات المتحدة، إلا أنه يعاني من عدة عيوب مقارنة بنظام الوحدات الدولي (SI). يعتمد نظام SI على نظام عشري وأكثر سهولة في الاستخدام والتكامل مع العمليات العلمية والهندسية. هناك اتجاه متزايد نحو استخدام نظام SI على مستوى العالم، بما في ذلك الولايات المتحدة.