Hevosvoima on voimayksikkö, ja mailia tunnissa on nopeuden yksikkö. Fysiikan mukaan teho ja nopeus (tai nopeus) liittyvät yhtälöön Teho = Voima • Nopeus. Tämän suhteen mukaan meidän on tiedettävä vain kehoon kohdistuva voima voidakseen muuttaa sen voiman ja kulkemansa nopeuden välillä. Voimaa, joka tunnetaan myös nimellä työntövoimaa, ei kuitenkaan aina ole helppo määrittää. Yksi tapa tehdä se on mitata kohteen massa, tehdä kiihtyvyystesti ja soveltaa Newtonin toista lakia.
Mikä on hevosvoima?
Termin "hevosvoima" otti käyttöön höyrykoneen varhainen kehittäjä James Watt. Hän loi termin mitata koneen tehoa tai sen työn määrää, jonka se pystyi tekemään tietyssä ajassa. Fysiikassa työ on voiman määrä, joka tarvitaan kohteen siirtämiseen tietyllä etäisyydellä. Hevoshavaintonsa perusteella Watt määritteli yhden hevosvoiman 33000 jalan kiloa / minuutti tai 550 jalka-kiloa sekunnissa. Metrisessä järjestelmässä tehoyksikkö on watti, joka on nimetty Watin mukaan, ja 1 hevosvoima on yhtä suuri kuin 746 wattia tai 0,746 kilowattia.
Mittausvoima
Saatat olla kiinnostunut siitä, kuinka nopeasti auto, jonka moottori kehittää tietyn määrän hevosvoimaa voi mennä, mutta voit määrittää tehon ja nopeuden välisen suhteen vain a: lla tapauskohtaisesti. Tämä johtuu siitä, että voiman arvo, joka sinun on liitettävä tehoa ja nopeutta koskevaan yhtälöön, riippuu auton painosta ja siitä, kuinka nopeasti auto kiihtyy. Nämä ovat muuttujia. Tehdään esimerkki esimerkillä vuoden 2017 Maserati GranTurismo -kupeesta, jonka omamassa on 4145 paunaa. ja V8-moottori, joka kehittää 454 hevosvoimaa.
Voiman - tai työntövoiman - mittaamiseksi sinun on ensin löydettävä auton massa. Kun punnitset, et itse saa massaa, mutta painoa, joka on massa kerrottuna painovoimasta johtuvalla kiihtyvyydellä, joka on 32 / jalkaa / sekunti2. Jos mitat painon kiloina, jaa luku 32 jalalla sekunnissa2 saada massa yksiköiksi, joita kutsutaan etaniksi. Maseratimme massa on noin 130 etanaa.
Nyt on aika tehdä kiihtyvyystesti selvittääksesi kuinka kauan autolla kestää pysähdyksestä 60 mailia tunnissa. Muunna lopullinen nopeus jalkoiksi / sekunti ja jaa se nopeudella, joka kului kyseisen nopeuden saavuttamiseen. Tämä antaa sinulle keskimääräisen kiihtyvyyden. Nyt sinulla on kaikki mitä tarvitset moottorin kehittämän työntövoiman löytämiseen, koska Newtonin toisen lain mukaan voima (työntövoima) = massa • Kiihtyvyys.
Kiihtyvyystestit, jotka tehtiin vuonna 2017 Maserati GranTurismo, vahvistavat, että se voi kiihtyä 0: sta 60 mailiin tunnissa (88 jalkaa sekunnissa) noin 5 sekunnissa. Jakamalla maksiminopeus jalkoina sekunnissa 5 sekunnilla saadaan keskimääräinen kiihtyvyys 17,6 jalkaa sekunnissa2. Tämä tarkoittaa, että moottori kehittyy (130 etanaa • 17,6 jalkaa / s2) = 2288 kiloa työntövoimaa täydellä kaasulla.
Hevosvoiman suhteuttaminen nopeuteen
Tiedät moottorin hevosvoiman ja nyt tiedät työntövoiman, joten voit laskea auton ajonopeuden käyttämällä suhdetta: Nopeus = Teho / Voima. Saadaksemme vastauksen huomaamme, että 1 hevosvoima = 550 jalkaa-lb / s, ja moottori kehittää 454 hv, mikä on 249700 jalkaa-lb / s. Jaamme sen kiihtyvyystestissä lasketulla työntövoimalla. Vastaavasti Maserati GranTurismon pitäisi pystyä kulkemaan nopeudella 109 jalkaa sekunnissa tai hieman yli 74 mailia tunnissa kehittäen tämän määrän työntövoimaa.
Maserati voi tosiasiallisesti matkustaa yli 74 mailia tunnissa; auto tunnetaan yhtenä nopeimmista - ellei nopeimmista - autoista maailmassa. Se ei kuitenkaan kehitä huippunopeuttaan samalla kun kehittää kyseistä työntövoimaa. Nopeus ja voima ovat käänteisessä suhteessa, joten kiihdytyksen vähentäminen, mikä vähentää moottorin tarvitsemaa voimaa, lisää nopeutta. Jos omistat Maseratin ja haluat nähdä, kuinka nopeasti se todella menee, ole varovainen kaasulla.