Hestekræfter er en enhed, og miles i timen er en hastighedsenhed. Fysik fortæller os, at magt og hastighed (eller hastighed) er relateret af ligningen Power = Force • Velocity. Ifølge dette forhold er alt, hvad vi har brug for at vide, den kraft, der udøves på et legeme for at kunne konvertere mellem dets magt og den hastighed, det bevæger sig. Imidlertid er kraft, også kendt som stød, ikke altid let at bestemme. En måde at gøre det på er at måle objektets masse, lave en accelerationstest og anvende Newtons anden lov.
Hvad er hestekræfter?
Udtrykket "hestekræfter" blev introduceret af James Watt, en tidlig udvikler af dampmaskinen. Han skabte betegnelsen for at måle en maskines kraft eller den mængde arbejde, den var i stand til at udføre i en given tid. I fysik er arbejde den krævede kraft til at flytte et objekt en bestemt afstand. Baseret på sin observation af heste definerede Watt en hestekræfter som 33.000 fod-pund / minut eller 550 fod-pund / sekund. I det metriske system er kraftenheden watt, der er opkaldt efter Watt, og 1 hestekræfter er lig med 746 watt eller 0,746 kilowatt.
Målekraft
Du er måske interesseret i, hvor hurtigt en bil med en motor, der udvikler en vis mængde hestekræfter kan gå, men du kan kun bestemme forholdet mellem kraft og hastighed på en fra sag til sag basis. Det skyldes, at den kraftværdi, du har brug for at tilslutte til ligningen, der vedrører kraft og hastighed, afhænger af bilens vægt samt af, hvor hurtigt bilen accelererer. Disse er variabler. For at illustrere, lad os gøre et eksempel med en 2017 Maserati GranTurismo coupe, som har en egenvægt på 4.145 lbs. og en V8-motor, der udvikler 454 hestekræfter.
For at måle kraft - eller tryk - skal du først finde massen af bilen. Når du vejer den, får du faktisk ikke massen, men vægten, som er massen ganget med accelerationen på grund af tyngdekraften, som er 32 / fod / sekund2. Hvis du måler vægten i pund, skal du dele dette tal med 32 fod / sekund2 for at få massen i enheder kaldet snegle. Massen på vores Maserati er omkring 130 snegle.
Nu er det tid til at lave en accelerationstest for at finde ud af, hvor lang tid det tager bilen at nå en hastighed på 60 miles i timen fra stilstand. Konverter den endelige hastighed til fødder / sekund, og del den med den tid, det tog at nå den hastighed. Det giver dig den gennemsnitlige acceleration. Nu har du alt hvad du behøver for at finde fremdriften, der er udviklet af motoren, fordi ifølge Newtons anden lov er kraft (stød) = masse • acceleration.
Accelerationstest udført på 2017 Maserati GranTurismo bekræfter, at den kan accelerere fra 0 til 60 miles i timen på cirka 5 sekunder. Når vi deler den maksimale hastighed i fødder pr. Sekund med 5 sekunder, får vi en gennemsnitlig acceleration på 17,6 fod / sekund2. Det betyder, at motoren udvikler sig (130 snegle • 17,6 ft / s2) = 2.288 pund stak ved fuld gas.
Forholdet mellem hestekræfter og hastighed
Du kender motorens hestekræfter, og nu kender du kraften, så du kan beregne hastigheden, som bilen vil rejse ved hjælp af forholdet: Hastighed = Effekt / kraft. For at komme til et svar bemærker vi, at 1 hestekræfter = 550 ft.-lb./s, og motoren udvikler 454 HK, hvilket er 249.700 ft.-lb./s. Vi deler det med det tryk, der er beregnet i accelerationstesten. Derfor bør Maserati GranTurismo være i stand til at rejse med en hastighed på 109 fod / sekund eller lidt over 74 miles i timen, mens den udvikler denne mængde stød.
En Maserati kan faktisk rejse hurtigere end 74 miles i timen; bilen er kendt som en af de hurtigste - om ikke de hurtigste - biler i verden. Det udvikler dog ikke sin topfart, mens den udvikler den mængde stød. Hastighed og kraft er i et omvendt forhold, så reduktion af accelerationen, hvilket reducerer den kraft, motoren har brug for at udøve, øger hastigheden. Hvis du ejer en Maserati, og du vil se, hvor hurtigt den virkelig går, skal du være forsigtig med gashåndtaget.