La potenza è un'unità di potenza e le miglia orarie sono un'unità di velocità. La fisica ci dice che potenza e velocità (o velocità) sono legate dall'equazione Potenza = Forza • Velocità. Secondo questa relazione, tutto ciò che dobbiamo sapere è la forza esercitata su un corpo per poterlo convertire tra la sua potenza e la velocità con cui viaggia. Tuttavia, la forza, nota anche come spinta, non è sempre facile da determinare. Un modo per farlo è misurare la massa dell'oggetto, fare un test di accelerazione e applicare la seconda legge di Newton.
Che cos'è la potenza?
Il termine "potenza" è stato introdotto da James Watt, uno dei primi sviluppatori del motore a vapore. Ha coniato il termine per misurare la potenza di una macchina, ovvero la quantità di lavoro che era in grado di svolgere in un determinato lasso di tempo. In fisica, il lavoro è la quantità di forza richiesta per spostare un oggetto a una certa distanza. Sulla base della sua osservazione dei cavalli, Watt ha definito una potenza come 33.000 piedi per libbra/minuto, o 550 piedi per libbra/secondo. Nel sistema metrico, l'unità di potenza è il watt, che prende il nome da Watt, e 1 potenza equivale a 746 watt o 0,746 kilowatt.
Forza di misurazione
Potresti essere interessato a quanto è veloce un'auto con un motore che sviluppa una certa quantità di la potenza può andare, ma puoi solo determinare la relazione tra potenza e velocità su a caso per caso. Questo perché il valore della forza che devi inserire nell'equazione relativa alla potenza e alla velocità dipende dal peso dell'auto e dalla velocità con cui l'auto accelera. Queste sono variabili. Per illustrare, facciamo un esempio con una coupé Maserati GranTurismo 2017, che ha un peso a vuoto di 4.145 libbre. e un motore V8 che sviluppa 454 cavalli.
Per misurare la forza – o spinta – devi prima trovare la massa dell'auto. Quando lo pesi, in realtà non ottieni la massa, ma il peso, che è la massa moltiplicata per l'accelerazione di gravità, che è 32/piedi/secondo2. Se misuri il peso in libbre, dividi quel numero per 32 piedi/secondo2 per ottenere la massa in unità chiamate lumache. La massa della nostra Maserati è di circa 130 lumache.
Ora è il momento di fare un test di accelerazione per scoprire quanto tempo impiega l'auto per raggiungere una velocità di 60 miglia all'ora da ferma. Converti quella velocità finale in piedi/secondo e dividila per il tempo impiegato per raggiungere quella velocità. Questo ti dà l'accelerazione media. Adesso hai tutto quello che ti serve per trovare la spinta sviluppata dal motore perché, secondo la Seconda Legge di Newton, Forza (Spinta) = Massa • Accelerazione.
I test di accelerazione eseguiti sulla Maserati GranTurismo 2017 confermano che può accelerare da 0 a 60 miglia orarie (88 piedi al secondo) in circa 5 secondi. Dividendo la velocità massima in piedi al secondo per 5 secondi, otteniamo un'accelerazione media di 17,6 piedi/secondo2. Ciò significa che il motore si sviluppa (130 colpi • 17,6 ft/s2) = 2.288 libbre di spinta a tutto gas.
Correlare la potenza alla velocità
Conosci la potenza nominale del motore e ora conosci la spinta, quindi puoi calcolare la velocità che l'auto viaggerà usando la relazione: Velocità = Potenza/Forza. Per arrivare a una risposta, notiamo che 1 cavallo di potenza = 550 piedi-lb./s, e il motore sviluppa 454 CV, che è 249.700 piedi-lb./s. Lo dividiamo per la spinta calcolata nel test di accelerazione. Di conseguenza, la Maserati GranTurismo dovrebbe essere in grado di viaggiare a una velocità di 109 piedi/secondo, ovvero poco più di 74 miglia orarie, sviluppando quella quantità di spinta.
Una Maserati può effettivamente viaggiare più velocemente di 74 miglia orarie; l'auto è conosciuta come una delle auto più veloci, se non la più veloce, al mondo. Tuttavia, non svilupperà la sua velocità massima mentre sviluppa quella quantità di spinta. La velocità e la forza sono in una relazione inversa, quindi riducendo l'accelerazione, che riduce la forza che il motore deve esercitare, aumenta la velocità. Se possiedi una Maserati e vuoi vedere quanto va davvero veloce, sii gentile con l'acceleratore.