Zirgspēks ir jaudas vienība, un jūdzes stundā ir ātruma mērvienība. Fizika mums saka, ka jauda un ātrums (vai ātrums) ir saistīti ar vienādojumu Jauda = Spēks • Ātrums. Saskaņā ar šīm attiecībām viss, kas mums jāzina, ir spēks, kas iedarbojas uz ķermeni, lai spētu pārvērsties starp tā spēku un pārvietošanās ātrumu. Tomēr spēku, kas pazīstams arī kā vilce, ne vienmēr ir viegli noteikt. Viens veids, kā to izdarīt, ir izmērīt objekta masu, veikt paātrinājuma testu un piemērot Ņūtona otro likumu.
Kas ir zirgspēks?
Terminu "zirgspēks" ieviesa Džeimss Vats, agrākais tvaika dzinēja izstrādātājs. Viņš izdomāja terminu, lai mērītu mašīnas jaudu vai darba apjomu, ko tā bija spējīga paveikt noteiktā laika periodā. Fizikā darbs ir spēka daudzums, kas vajadzīgs objekta pārvietošanai noteiktā attālumā. Pamatojoties uz zirgu novērojumiem, Vats vienu zirgspēku definēja kā 33 000 pēdu mārciņas minūtē vai 550 pēdu mārciņas sekundē. Metriskajā sistēmā jaudas mērvienība ir vats, kas nosaukts pēc vata, un 1 zirgspēks ir vienāds ar 746 vatiem jeb 0,746 kilovatiem.
Mērīšanas spēks
Jūs varētu interesēt, cik ātri automašīna ar motoru attīsta noteiktu daudzumu zirgspēki var iet, bet attiecības starp jaudu un ātrumu var noteikt tikai uz katrā gadījumā atsevišķi. Tas ir tāpēc, ka spēka vērtība, kas jums jāpievieno jaudas un ātruma vienādojumam, ir atkarīga no automašīnas svara, kā arī no tā, cik ātri automašīna paātrinās. Tie ir mainīgie. Lai to ilustrētu, izdarīsim piemēru ar 2017. gada Maserati GranTurismo kupeju, kuras pašmasa ir 4145 lbs. un V8 dzinējs, kas attīsta 454 zirgspēkus.
Lai izmērītu spēku - vai vilces spēku, vispirms jāatrod automašīnas masa. Sverot, jūs faktiski nesaņemat masu, bet gan svaru, kas ir masa, kas reizināta ar gravitācijas dēļ paātrinājumu, kas ir 32 / pēdas / sekundē2. Ja jūs mēra svaru mārciņās, daliet šo skaitli ar 32 pēdām sekundē2 lai iegūtu masu vienībās, ko sauc par lodes. Mūsu Maserati masa ir aptuveni 130 gliemežu.
Tagad ir pienācis laiks veikt paātrinājuma testu, lai noskaidrotu, cik ilgi automašīnai no vietas jāpanāk ātrums 60 jūdzes stundā. Konvertējiet šo galīgo ātrumu uz pēdām sekundē un daliet to ar laiku, kas vajadzīgs šī ātruma sasniegšanai. Tas dod jums vidējo paātrinājumu. Tagad jums ir viss nepieciešamais, lai atrastu dzinēja izstrādāto vilci, jo saskaņā ar Ņūtona otro likumu spēks (vilce) = masa • paātrinājums.
Paātrinājuma testi, kas veikti ar 2017. gada Maserati GranTurismo, apstiprina, ka tas var paātrināties no 0 līdz 60 jūdzēm stundā (88 pēdas sekundē) apmēram 5 sekundēs. Dalot maksimālo ātrumu pēdās sekundē par 5 sekundēm, mēs iegūstam vidējo paātrinājumu 17,6 pēdas / sekundē2. Tas nozīmē, ka dzinējs attīstās (130 plēves • 17,6 pēdas / s2) = 2288 mārciņas vilces ar pilnu jaudu.
Zirgspēku saistīšana ar ātrumu
Jūs zināt dzinēja zirgspēku nominālvērtību, un tagad jūs zināt arī vilces spēku, lai jūs varētu aprēķināt ātrumu, ar kuru automašīna brauks, izmantojot sakarību: Ātrums = Jauda / Spēks. Lai nonāktu pie atbildes, mēs atzīmējam, ka 1 zirgspēks = 550 pēdas-mārciņas / s, un dzinējs attīsta 454 ZS, kas ir 249 700 pēdas-mārciņas / s. Mēs to dalām ar paātrinājuma testā aprēķināto vilci. Attiecīgi Maserati GranTurismo jāspēj pārvietoties ar ātrumu 109 pēdas / sekundē vai nedaudz virs 74 jūdzēm stundā, vienlaikus attīstot šādu vilces daudzumu.
Maserati faktiski var pārvietoties ātrāk nekā 74 jūdzes stundā; automašīna ir pazīstama kā viena no ātrākajām - ja ne visātrākajām - automašīnām pasaulē. Tomēr tas neattīstīs savu maksimālo ātrumu, vienlaikus attīstot tādu vilces daudzumu. Ātrums un spēks ir apgrieztā sakarībā, tāpēc, samazinot paātrinājumu, kas samazina spēku, kas nepieciešams motoram, palielinās ātrums. Ja jums pieder Maserati un vēlaties uzzināt, cik ātri tas patiešām notiek, esiet saudzīgs pret droseļvārstu.