Pferdestärke ist eine Einheit für Leistung und Meilen pro Stunde ist eine Einheit für Geschwindigkeit. Die Physik sagt uns, dass Leistung und Geschwindigkeit (oder Geschwindigkeit) durch die Gleichung Leistung = Kraft • Geschwindigkeit zusammenhängen. Nach dieser Beziehung müssen wir nur die Kraft kennen, die auf einen Körper ausgeübt wird, um zwischen seiner Kraft und seiner Bewegungsgeschwindigkeit umrechnen zu können. Kraft, auch Schub genannt, ist jedoch nicht immer einfach zu bestimmen. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, die Masse des Objekts zu messen, einen Beschleunigungstest durchzuführen und das zweite Newtonsche Gesetz anzuwenden.
Was ist Pferdestärke?
Der Begriff "PS" wurde von James Watt, einem frühen Entwickler der Dampfmaschine, eingeführt. Er prägte den Begriff, um die Leistung einer Maschine oder die Menge an Arbeit zu messen, die sie in einer bestimmten Zeit leisten konnte. In der Physik ist Arbeit die Kraft, die erforderlich ist, um ein Objekt über eine bestimmte Distanz zu bewegen. Basierend auf seiner Beobachtung von Pferden definierte Watt eine Pferdestärke als 33.000 Fuß-Pfund/Minute oder 550 Fuß-Pfund/Sekunde. Im metrischen System ist die Einheit der Leistung das Watt, das nach Watt benannt ist, und 1 PS entspricht 746 Watt oder 0,746 Kilowatt.
Kraft messen
Es könnte Sie interessieren, wie schnell ein Auto mit einem Motor ist, der eine bestimmte Menge an Kraft entwickelt PS kann gehen, aber das Verhältnis zwischen Leistung und Geschwindigkeit kann man nur auf a. bestimmen von Fall zu Fall. Das liegt daran, dass der Kraftwert, den Sie in die Gleichung für Leistung und Geschwindigkeit einsetzen müssen, vom Gewicht des Autos sowie davon abhängt, wie schnell das Auto beschleunigt. Das sind Variablen. Lassen Sie uns zur Veranschaulichung ein Beispiel mit einem 2017er Maserati GranTurismo Coupé machen, das ein Leergewicht von 4,145 lbs hat. und ein V8-Motor mit 454 PS.
Um Kraft – oder Schub – zu messen, muss man zuerst die Masse des Autos finden. Wenn Sie es wiegen, erhalten Sie nicht die Masse, sondern das Gewicht, das die Masse multipliziert mit der Erdbeschleunigung ist, die 32 / Fuß / Sekunde beträgt2. Wenn Sie das Gewicht in Pfund messen, teilen Sie diese Zahl durch 32 Fuß/Sekunde2 um die Masse in Einheiten zu erhalten, die als Slugs bezeichnet werden. Die Masse unseres Maserati beträgt etwa 130 Schnecken.
Jetzt ist es an der Zeit, einen Beschleunigungstest durchzuführen, um herauszufinden, wie lange das Auto braucht, um aus dem Stand eine Geschwindigkeit von 60 Meilen pro Stunde zu erreichen. Wandeln Sie diese Endgeschwindigkeit in Fuß/Sekunde um und teilen Sie sie durch die Zeit, die zum Erreichen dieser Geschwindigkeit benötigt wurde. Daraus ergibt sich die durchschnittliche Beschleunigung. Jetzt haben Sie alles, was Sie brauchen, um den vom Triebwerk entwickelten Schub zu finden, denn nach dem zweiten Newtonschen Gesetz gilt Kraft (Schub) = Masse • Beschleunigung.
Beschleunigungstests, die mit dem Maserati GranTurismo 2017 durchgeführt wurden, bestätigen, dass er in etwa 5 Sekunden von 0 auf 100 Meilen pro Stunde (88 Fuß pro Sekunde) beschleunigen kann. Wenn wir die Höchstgeschwindigkeit in Fuß pro Sekunde durch 5 Sekunden teilen, erhalten wir eine durchschnittliche Beschleunigung von 17,6 Fuß/Sekunde2. Das heißt, der Motor entwickelt sich (130 Slugs • 17,6 ft/s2) = 2.288 Pfund Schub bei Vollgas.
PS mit Geschwindigkeit in Beziehung setzen
Sie kennen die PS-Zahl des Motors, und jetzt kennen Sie den Schub, sodass Sie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand der Beziehung berechnen können: Geschwindigkeit = Leistung/Kraft. Um zu einer Antwort zu gelangen, stellen wir fest, dass 1 PS = 550 ft.-lb./s ist und der Motor 454 PS entwickelt, was 249.700 ft.-lb./s entspricht. Diese teilen wir durch den im Beschleunigungstest berechneten Schub. Dementsprechend sollte der Maserati GranTurismo in der Lage sein, mit einer Geschwindigkeit von 109 Fuß/Sekunde oder etwas mehr als 74 Meilen pro Stunde zu reisen, während er diesen Schub entwickelt.
Ein Maserati kann tatsächlich schneller als 74 Meilen pro Stunde fahren; Das Auto gilt als eines der schnellsten – wenn nicht sogar das schnellste – Auto der Welt. Es wird jedoch nicht seine Höchstgeschwindigkeit entwickeln, während es diesen Schub entwickelt. Geschwindigkeit und Kraft stehen in einem umgekehrten Verhältnis, so dass eine Verringerung der Beschleunigung, die die Kraft, die der Motor ausüben muss, verringert, die Geschwindigkeit erhöht. Wenn Sie einen Maserati besitzen und sehen möchten, wie schnell er wirklich fährt, gehen Sie vorsichtig mit dem Gas um.