Convertitore di unità di coppia: N·m, lbf·ft e kgf·m

Convertitore di unità di coppia

La coppia è una forza torcente. Un convertitore di unità di coppia riscrive un valore di coppia da un'unità a un'altra, ad esempio da newton metri a libbra-forza piede. Questa pagina converte tra newton metri, libbra-forza piede e chilogrammo-forza metro e mostra contemporaneamente tutti e tre i valori.

La coppia è una forza moltiplicata per la distanza dal punto di rotazione al punto in cui agisce la forza. La stessa spinta su una chiave lunga produce una coppia maggiore rispetto a una chiave corta.

Funzionamento del convertitore

L'utente inserisce un numero e sceglie l'unità in cui è espresso. La pagina restituisce la stessa coppia in tutte e tre le unità.

• I risultati sono mostrati con otto cifre significative. Viene arrotondata solo la visualizzazione. La conversione viene eseguita sul numero così come è stato inserito.
• Un risultato inferiore a 0,0001 o pari a un miliardo o più viene mostrato in notazione scientifica. Lo zero viene mostrato come semplice 0.
• Sono accettati anche i valori negativi. La coppia ha un verso di rotazione, quindi un valore inferiore a zero descrive una torsione nel verso opposto.
• Una casella vuota produce una richiesta invece di un numero. Un collegamento contenente un'unità non offerta dalla pagina produce un messaggio invece di una conversione.

Le tre unità

Il newton metro è l'unità SI: una forza di un newton che agisce a un metro dal punto di rotazione. Le altre due unità corrispondono ciascuna a un numero fisso di newton metri. Nessuno di quei numeri è una misura, quindi nessuno cambia nel tempo.

La coppia indicata come «lb-ft» o «ft-lb» su una chiave o in un manuale di manutenzione è il piede-libbra forza. Le due grafie indicano la stessa unità e cambia soltanto l'ordine delle parole.

Formula di conversione della coppia

Ogni unità qui considerata è un multiplo fisso del newton metro, quindi una conversione consiste in una moltiplicazione seguita da una divisione. Il valore viene convertito in newton metri e poi riconvertito nell'unità desiderata:

$\tau_2 = \frac{\tau_1 \times k_1}{k_2}$

dove $\tau_1$ è la coppia inserita, $k_1$ è il numero di newton metri in un'unità dell'unità scelta, $k_2$ è il numero di newton metri in un'unità dell'unità desiderata e $\tau_2$ è il risultato.

Durante il procedimento non si aggiunge né si sottrae nulla, perché tutte e tre le scale indicano zero alla stessa coppia. Cambia soltanto l'ampiezza dell'intervallo. La temperatura è il caso in cui questo non vale: Celsius e Fahrenheit iniziano a contare da punti diversi, quindi un convertitore che effettuasse solo una moltiplicazione restituirebbe 0 °C come 0 °F invece di 32 °F.

Origine delle due unità non SI

Entrambe si basano sulla gravità standard, che la 3a Conferenza generale dei pesi e delle misure ha fissato esattamente a 9,80665 m/s² nel 1901. Si tratta di un valore concordato, non di una misurazione locale, e consente di usare un'unità di massa al posto di un'unità di forza.

Una libbra-forza è la libbra internazionale del 1959, esattamente 0,45359237 kg, sottoposta a quella gravità, e corrisponde a 4,4482216152605 N. Un piede-libbra forza è quella forza applicata a un piede dal punto di rotazione, e lo stesso accordo del 1959 fissa il piede esattamente a 0,3048 m.

$1\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft} = 4.4482216152605\ \mathrm{N} \times 0.3048\ \mathrm{m} = 1.3558179483314004\ \mathrm{N}\cdot\mathrm{m}$

Un chilogrammo-forza è un chilogrammo sottoposto alla stessa gravità, quindi un metro-kilogrammo forza esprime la gravità standard come coppia:

$1\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m} = 1\ \mathrm{kg} \times 9.80665\ \mathrm{m/s^2} \times 1\ \mathrm{m} = 9.80665\ \mathrm{N}\cdot\mathrm{m}$

La gravità si annulla quando si confrontano queste due unità, perché ciascuna la contiene una volta. Rimane il prodotto della libbra per il piede:

$\frac{1\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft}}{1\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m}} = 0.45359237 \times 0.3048 = 0.138254954376$

La pubblicazione speciale NIST 811, appendice B, elenca il piede-libbra forza arrotondato a 1,355818 N·m.

Esempio: un dado della ruota serrato a 100 N·m

Dividendo per il numero di newton metri contenuti in un piede-libbra forza si ottiene il valore usato negli Stati Uniti e nel Regno Unito:

$\tau = \frac{100}{1.3558179483314004} \approx 73.756215\ \mathrm{lbf}\cdot\mathrm{ft}$

Dividendo lo stesso 100 per 9,80665 si ottiene il valore in chilogrammo-forza metro, che compare ancora nei manuali di manutenzione più vecchi e su alcune chiavi dinamometriche:

$\tau = \frac{100}{9.80665} \approx 10.197162\ \mathrm{kgf}\cdot\mathrm{m}$

Per questo valore inserito, la pagina mostra affiancati 100 N·m, 73,756215 lbf·ft e 10,197162 kgf·m. Tutti e tre descrivono la stessa impostazione su una stessa chiave. I numeri differiscono perché differiscono le unità, non perché il dado venga serrato con maggiore forza.

Conversioni comuni della coppia

Ogni riga mostra il valore prodotto da un'unità nelle altre due, con otto cifre significative.

Quali valori sono esatti e quali arrotondati

Tutte e tre le unità si basano su definizioni, ma solo alcune di queste definizioni possono essere espresse per esteso in forma decimale.

• 1 lbf·ft equivale esattamente a 1,3558179483314003 N·m. Il decimale termina qui, perché il piede e la libbra-forza sono a loro volta decimali esatti.
• 1 kgf·m equivale esattamente a 9,80665 N·m, il valore della gravità standard.
• 1 lbf·ft equivale esattamente a 0,138254954376 kgf·m. La gravità si annulla e il prodotto della libbra per il piede è ancora un decimale esatto.
• 1 N·m equivale a 0,73756214927726540… lbf·ft, con cifre che non terminano mai; pertanto qualsiasi valore decimale scritto è stato troncato.
• 1 kgf·m equivale a 7,2330138512098940… lbf·ft, anch'esso infinito.

Il convertitore calcola ogni fattore a partire dalle costanti che lo definiscono, invece di memorizzare un decimale abbreviato; così l'arrotondamento visualizzato dal lettore dipende dalla visualizzazione e non dai numeri sottostanti. Otto cifre significative sono sufficienti per mostrare chiaramente un valore definito e abbastanza poche da nascondere le ultime cifre dell'aritmetica del computer, che contengono rumore di arrotondamento e non informazioni.

Domande frequenti

Quanti newton metri vale un ft-lb? Un piede-libbra forza equivale esattamente a 1,3558179483314003 N·m, che la pagina mostra come 1,3558179 N·m. Nel senso opposto, un newton metro equivale a 0,73756215 lbf·ft.

Ft-lb è uguale a lb-ft? Sì. Entrambe le espressioni indicano una forza di una libbra-forza che agisce a un piede dal punto di rotazione. I manuali usano l'uno o l'altro ordine delle parole per la stessa unità.

Un newton metro equivale a un joule? Entrambi sono costruiti a partire da un newton e da un metro, ma misurano grandezze diverse. Il joule misura l'energia, mentre una coppia compie lavoro solo quando l'albero ruota effettivamente. I nomi vengono mantenuti distinti di proposito: l'energia si esprime in joule, la coppia in newton metri.

A cosa serve il chilogrammo-forza metro? È una vecchia unità metrica di coppia, ancora presente nei manuali di manutenzione e su alcune chiavi dinamometriche. Un chilogrammo-forza metro equivale a 9,80665 N·m, o a 7,2330139 lbf·ft.

È possibile convertire una coppia negativa? Sì. La coppia è una grandezza con segno, perché ha un verso di rotazione; un valore inferiore a zero descrive una torsione nel verso opposto. La pagina la converte invece di rifiutarla.

Perché la pagina mostra così tante cifre? Otto cifre significative mantengono leggibile un valore definito senza mostrare le ultime cifre del calcolo, che contengono rumore di arrotondamento. Le costanti memorizzate non vengono mai abbreviate, quindi una visualizzazione breve non influisce sulla conversione successiva.