Hestekrefter er en kraftenhet, og miles per time er en hastighetsenhet. Fysikk forteller oss at kraft og hastighet (eller hastighet) er relatert av ligningen Kraft = Kraft • Hastighet. I følge dette forholdet er alt vi trenger å vite den kraften som utøves på et legeme for å kunne konvertere mellom kraften og hastigheten den beveger seg. Imidlertid er kraft, også kjent som skyvekraft, ikke alltid lett å bestemme. En måte å gjøre det på er å måle objektets masse, gjøre en akselerasjonstest og bruke Newtons andre lov.
Hva er hestekrefter?
Begrepet "hestekrefter" ble introdusert av James Watt, en tidlig utvikler av dampmotoren. Han laget begrepet for å måle kraften til en maskin, eller hvor mye arbeid den var i stand til å gjøre i løpet av en gitt tid. I fysikk er arbeid mengden kraft som kreves for å bevege et objekt en viss avstand. Basert på sin observasjon av hester, definerte Watt en hestekrefter som 33 000 fot-pund / minutt, eller 550 fot-pund / sekund. I det metriske systemet er kraftenheten watten, som er oppkalt etter Watt, og 1 hestekrefter er lik 746 watt eller 0,746 kilowatt.
Målekraft
Du kan være interessert i hvor raskt en bil med en motor som utvikler en viss mengde hestekrefter kan gå, men du kan bare bestemme forholdet mellom kraft og hastighet på en Fra sak til sak. Det er fordi verdien for kraft som du trenger for å plugge inn i ligningen som gjelder kraft og hastighet, avhenger av bilens vekt, samt av hvor raskt bilen akselererer. Dette er variabler. For å illustrere, la oss gjøre et eksempel med en Maserati GranTurismo-coupé 2017, som har en egenvekt på 4145 kg. og en V8-motor som utvikler 454 hestekrefter.
For å måle kraft - eller skyvekraft - må du først finne massen på bilen. Når du veier den, får du faktisk ikke massen, men vekten, som er massen multiplisert med akselerasjonen på grunn av tyngdekraften, som er 32 / fot / sekund2. Hvis du måler vekten i pund, deler du dette tallet med 32 fot / sekund2 for å få massen i enheter som kalles snegler. Massen på Maserati er omtrent 130 snegler.
Nå er det på tide å gjøre en akselerasjonstest for å finne ut hvor lang tid det tar bilen å nå en hastighet på 60 miles i timen fra stillestående. Konverter den endelige hastigheten til fot / sekund, og del den med tiden det tok å oppnå den hastigheten. Det gir deg gjennomsnittlig akselerasjon. Nå har du alt du trenger for å finne fremdriften som er utviklet av motoren, i henhold til Newtons andre lov, Force (Thrust) = Mass • Acceleration.
Akselerasjonstester utført på 2017 Maserati GranTurismo bekrefter at den kan akselerere fra 0 til 60 miles per time (88 fot per sekund) på omtrent 5 sekunder. Når vi deler den maksimale hastigheten i fot per sekund med 5 sekunder, får vi en gjennomsnittlig akselerasjon på 17,6 fot / sekund2. Det betyr at motoren utvikler seg (130 snegler • 17,6 ft / s2) = 2288 pund skyvekraft ved full gass.
Forholde hestekrefter til hastighet
Du kjenner motorens hestekrefter, og nå kjenner du skyvekraften, slik at du kan beregne hastigheten bilen vil reise ved hjelp av forholdet: Hastighet = Kraft / Kraft. For å komme til et svar, bemerker vi at 1 hestekrefter = 550 ft.-lb./s, og motoren utvikler 454 HK, som er 249.700 ft.-lb./s. Vi deler det med skyvekraften som er beregnet i akselerasjonstesten. Følgelig bør Maserati GranTurismo være i stand til å reise med en hastighet på 109 fot / sekund, eller litt over 74 miles i timen mens den utvikler den mengden skyvekraft.
En Maserati kan faktisk reise raskere enn 74 miles i timen; bilen er kjent som en av de raskeste - om ikke de raskeste - bilene i verden. Det vil imidlertid ikke utvikle sin høyeste hastighet mens den utvikler den mengden skyvekraft. Hastighet og kraft er i et omvendt forhold, så å redusere akselerasjonen, noe som reduserer kraften motoren trenger for å utøve, øker hastigheten. Hvis du eier en Maserati, og du vil se hvor fort den virkelig går, må du være forsiktig med gassen.