La puissance est une unité de puissance et les miles par heure sont une unité de vitesse. La physique nous dit que la puissance et la vitesse (ou vitesse) sont liées par l'équation Puissance = Force • Vitesse. Selon cette relation, il suffit de connaître la force exercée sur un corps pour pouvoir convertir entre sa puissance et la vitesse à laquelle il se déplace. Cependant, la force, également appelée poussée, n'est pas toujours facile à déterminer. Une façon de le faire est de mesurer la masse de l'objet, de faire un test d'accélération et d'appliquer la deuxième loi de Newton.
Qu'est-ce que la puissance ?
Le terme « puissance en chevaux » a été introduit par James Watt, l'un des premiers développeurs de la machine à vapeur. Il a inventé le terme pour mesurer la puissance d'une machine, ou la quantité de travail qu'elle était capable de faire dans un laps de temps donné. En physique, le travail est la quantité de force nécessaire pour déplacer un objet sur une certaine distance. Sur la base de son observation des chevaux, Watt a défini une puissance comme 33 000 pieds-livres/minute, ou 550 pieds-livres/seconde. Dans le système métrique, l'unité de puissance est le watt, qui porte le nom du watt, et 1 cheval-vapeur équivaut à 746 watts ou 0,746 kilowatt.
Mesure de la force
Vous pourriez être intéressé par la vitesse à laquelle une voiture avec un moteur qui développe une certaine quantité de la puissance peut aller, mais vous ne pouvez déterminer la relation entre la puissance et la vitesse que sur un base au cas par cas. C'est parce que la valeur de la force que vous devez brancher dans l'équation reliant la puissance et la vitesse dépend du poids de la voiture ainsi que de la vitesse à laquelle la voiture accélère. Ce sont des variables. Pour illustrer, prenons un exemple avec un coupé Maserati GranTurismo 2017, qui a un poids à vide de 4 145 lb. et un moteur V8 qui développe 454 chevaux.
Pour mesurer la force - ou la poussée - vous devez d'abord trouver la masse de la voiture. Lorsque vous le pesez, vous n'obtenez pas réellement la masse, mais le poids, qui est la masse multipliée par l'accélération due à la gravité, qui est de 32/pied/seconde2. Si vous mesurez le poids en livres, divisez ce nombre par 32 pieds/seconde2 pour obtenir la masse en unités appelées slugs. La masse de notre Maserati est d'environ 130 limaces.
Il est maintenant temps de faire un test d'accélération pour déterminer combien de temps il faut à la voiture pour atteindre une vitesse de 60 miles par heure à partir d'un arrêt. Convertissez cette vitesse finale en pieds/seconde et divisez-la par le temps qu'il a fallu pour atteindre cette vitesse. Cela vous donne l'accélération moyenne. Maintenant, vous avez tout ce qu'il faut pour trouver la poussée développée par le moteur car, selon la deuxième loi de Newton, Force (Poussée) = Masse • Accélération.
Les tests d'accélération effectués sur la Maserati GranTurismo 2017 confirment qu'elle peut accélérer de 0 à 60 milles à l'heure (88 pieds par seconde) en environ 5 secondes. En divisant la vitesse maximale en pieds par seconde par 5 secondes, nous obtenons une accélération moyenne de 17,6 pieds/seconde2. Cela signifie que le moteur se développe (130 slugs • 17,6 ft/s2) = 2 288 livres de poussée à plein régime.
Relier la puissance à la vitesse
Vous connaissez la puissance nominale du moteur, et maintenant vous connaissez la poussée, vous pouvez donc calculer la vitesse à laquelle la voiture se déplacera en utilisant la relation: Vitesse = Puissance/Force. Pour arriver à une réponse, notons que 1 Chevaux = 550 pi-lb/s, et le moteur développe 454 CV, soit 249 700 pi-lb/s. Nous divisons cela par la poussée calculée dans le test d'accélération. En conséquence, la Maserati GranTurismo devrait être capable de voyager à une vitesse de 109 pieds/seconde, soit un peu plus de 74 milles à l'heure tout en développant cette poussée.
Une Maserati peut réellement voyager plus vite que 74 miles par heure; la voiture est connue comme l'une des voitures les plus rapides - sinon la plus rapide - au monde. Cependant, il ne développera pas sa vitesse de pointe tout en développant cette poussée. La vitesse et la force sont dans une relation inverse, donc réduire l'accélération, ce qui réduit la force que le moteur doit exercer, augmente la vitesse. Si vous possédez une Maserati et que vous voulez voir à quelle vitesse elle va vraiment, soyez doux sur l'accélérateur.
