Paardenkracht is een eenheid van vermogen en mijl per uur is een eenheid van snelheid. De natuurkunde vertelt ons dat kracht en snelheid (of snelheid) verband houden met de vergelijking Vermogen = Kracht • Snelheid. Volgens deze relatie hoeven we alleen maar de kracht te weten die op een lichaam wordt uitgeoefend om te kunnen omzetten tussen zijn kracht en de snelheid waarmee het reist. Kracht, ook wel stuwkracht genoemd, is echter niet altijd gemakkelijk te bepalen. Een manier om dit te doen is door de massa van het object te meten, een versnellingstest uit te voeren en de tweede wet van Newton toe te passen.
Wat is paardenkracht?
De term "paardenkracht" werd geïntroduceerd door James Watt, een vroege ontwikkelaar van de stoommachine. Hij bedacht de term om de kracht van een machine te meten, of de hoeveelheid werk die het in een bepaalde tijd kon doen. In de natuurkunde is arbeid de hoeveelheid kracht die nodig is om een voorwerp over een bepaalde afstand te verplaatsen. Op basis van zijn observatie van paarden definieerde Watt één pk als 33.000 foot-pounds/minuut, of 550 foot-pounds/seconde. In het metrische systeem is de eenheid van vermogen de watt, die is vernoemd naar Watt, en 1 pk is gelijk aan 746 watt of 0,746 kilowatt.
Kracht meten
U bent misschien geïnteresseerd in hoe snel een auto met een motor die een bepaalde hoeveelheid pk's kunnen gaan, maar de relatie tussen vermogen en snelheid kun je alleen bepalen op een per geval. Dat komt omdat de waarde voor kracht die u moet aansluiten op de vergelijking met betrekking tot vermogen en snelheid, afhangt van het gewicht van de auto en van hoe snel de auto accelereert. Dit zijn variabelen. Laten we ter illustratie een voorbeeld nemen met een Maserati GranTurismo-coupé uit 2017, die een leeggewicht heeft van 4145 lbs. en een V8-motor die 454 pk ontwikkelt.
Om kracht - of stuwkracht - te meten, moet je eerst de massa van de auto vinden. Als je het weegt, krijg je niet echt de massa, maar het gewicht, dat is de massa vermenigvuldigd met de versnelling als gevolg van de zwaartekracht, wat 32 / voet / seconde is2. Als u het gewicht in ponden meet, deelt u dat getal door 32 voet/seconde2 om de massa te krijgen in eenheden die slakken worden genoemd. De massa van onze Maserati is ongeveer 130 slakken.
Nu is het tijd om een acceleratietest te doen om erachter te komen hoe lang het duurt voordat de auto vanuit stilstand een snelheid van 60 mijl per uur bereikt. Zet die eindsnelheid om in voet/seconde en deel deze door de tijd die nodig was om die snelheid te bereiken. Dat geeft je de gemiddelde acceleratie. Nu heb je alles wat je nodig hebt om de stuwkracht te vinden die door de motor wordt ontwikkeld, want volgens de tweede wet van Newton is kracht (stuwkracht) = massa • versnelling.
Versnellingstests uitgevoerd op de Maserati GranTurismo 2017 bevestigen dat hij in ongeveer 5 seconden van 0 naar 60 mijl per uur (88 voet per seconde) kan accelereren. Als we de maximale snelheid in voet per seconde delen door 5 seconden, krijgen we een gemiddelde versnelling van 17,6 voet/seconde2. Dat betekent dat de motor zich ontwikkelt (130 slugs • 17,6 ft/s2) = 2.288 pond stuwkracht bij vol gas.
Paardenkracht relateren aan snelheid
U kent het aantal pk's van de motor en nu kent u de stuwkracht, zodat u de snelheid kunt berekenen die de auto zal afleggen met behulp van de relatie: Snelheid = Vermogen/Kracht. Om tot een antwoord te komen, merken we op dat 1 pk = 550 ft.-lb./s, en de motor 454 pk ontwikkelt, wat 249.700 ft.-lb./s is. Dat delen we door de stuwkracht berekend in de acceleratietest. Dienovereenkomstig zou de Maserati GranTurismo in staat moeten zijn om te reizen met een snelheid van 109 voet/seconde, of iets meer dan 74 mijl per uur, terwijl hij die hoeveelheid stuwkracht ontwikkelt.
Een Maserati kan zelfs sneller rijden dan 74 mijl per uur; de auto staat bekend als een van de snelste – zo niet de snelste – auto's ter wereld. Het zal echter niet zijn topsnelheid ontwikkelen tijdens het ontwikkelen van die hoeveelheid stuwkracht. Snelheid en kracht staan in een omgekeerde relatie, dus het verminderen van de versnelling, waardoor de kracht die de motor moet uitoefenen, vermindert, verhoogt de snelheid. Als je een Maserati bezit en je wilt zien hoe snel hij werkelijk gaat, wees dan voorzichtig met het gaspedaal.