Содержание
Лошадиная сила - это единица мощности, а мили в час - это единица скорости. Физика говорит нам, что мощность и скорость (или скорость) связаны уравнением Power = Force • Velocity. Согласно этим отношениям, все, что нам нужно знать, - это сила, действующая на тело, чтобы иметь возможность преобразовывать его мощность в скорость, с которой он движется. Однако сила, также известная как тяга, не всегда легко определить. Один из способов сделать это - измерить массу объектов, выполнить тест на ускорение и применить второй закон Ньютона.
Что такое лошадиная сила?
Термин «мощность» был введен Джеймсом Уаттом, одним из первых разработчиков парового двигателя. Он придумал термин для измерения мощности машины или объема работы, которую он мог выполнить за определенный промежуток времени. В физике работа - это количество силы, необходимое для перемещения объекта на определенное расстояние. Основываясь на своих наблюдениях за лошадьми, Ватт определил одну мощность в 33 000 футов / мин или 550 футов / сек. В метрической системе единицей мощности является ватт, который назван в честь ватта, а 1 лошадиная сила равна 746 ватт или 0,746 киловатт.
Измерительная сила
Вам может быть интересно узнать, как быстро может развиваться автомобиль с двигателем, который развивает определенную мощность, но вы можете определить соотношение между мощностью и скоростью только в каждом конкретном случае. Это потому, что значение силы, которое необходимо включить в уравнение, связывающее мощность и скорость, зависит от веса автомобиля, а также от того, насколько быстро автомобиль разгоняется. Это переменные. Чтобы проиллюстрировать это, давайте приведем пример с купе Maserati GranTurismo 2017 года, у которого масса в снаряженном состоянии составляет 4145 фунтов. и двигатель V8, который развивает 454 лошадиных силы.
Чтобы измерить силу - или тягу - сначала нужно найти массу автомобиля. Когда вы взвешиваете его, вы на самом деле не получаете массу, но вес, который является массой, умноженной на ускорение силы тяжести, которое составляет 32 фута в секунду.2, Если вы измеряете вес в фунтах, разделите это число на 32 фута в секунду2 чтобы получить массу в единицах, называемых слизняками. Масса нашего Мазерати составляет около 130 слизней.
Теперь пришло время провести тест на ускорение, чтобы выяснить, сколько времени требуется автомобилю, чтобы разогнаться до скорости 60 миль в час. Переведите эту конечную скорость в футы в секунду и разделите ее на время, необходимое для достижения этой скорости. Это дает вам среднее ускорение. Теперь у вас есть все, что нужно, чтобы найти тягу, развиваемую двигателем, потому что, согласно второму закону Ньютона, сила (тяга) = масса • ускорение.
Испытания на ускорение, проведенные на Maserati GranTurismo 2017 года, подтверждают, что он может разгоняться с 0 до 60 миль в час (88 футов в секунду) примерно за 5 секунд. Разделив максимальную скорость в футах в секунду на 5 секунд, мы получаем среднее ускорение 17,6 футов в секунду2, Это означает, что двигатель развивается (130 слизней • 17,6 фута / с2) = 2288 фунтов тяги при полном газу.
Отношение лошадиных сил к скорости
Вы знаете номинальную мощность двигателя, а теперь знаете тягу, поэтому вы можете рассчитать скорость движения автомобиля, используя соотношение: скорость = мощность / сила. Чтобы прийти к ответу, отметим, что это 1 лошадиная сила = 550 фут-фунтов / с, а двигатель развивает 454 л.с., что составляет 249,700 фут-фунтов / с. Мы делим это на тягу, рассчитанную в тесте ускорения. Соответственно, Maserati GranTurismo должен иметь возможность двигаться со скоростью 109 футов в секунду или чуть более 74 миль в час, развивая такое количество тяги.
Мазерати действительно может путешествовать быстрее, чем 74 мили в час; Автомобиль известен как один из самых быстрых - если не самый быстрый - автомобилей в мире. Тем не менее, он не развивает максимальную скорость при увеличении тяги. Скорость и сила находятся в обратной зависимости, поэтому уменьшение ускорения, которое уменьшает силу, которую должен приложить двигатель, увеличивает скорость. Если у вас есть Maserati, и вы хотите увидеть, насколько быстро он движется, будьте осторожны с дросселем.