A potência é uma unidade de potência e milhas por hora é uma unidade de velocidade. A física nos diz que potência e velocidade (ou velocidade) estão relacionadas pela equação Potência = Força • Velocidade. De acordo com essa relação, tudo o que precisamos saber é a força exercida sobre um corpo para ser capaz de converter entre sua potência e a velocidade com que viaja. No entanto, a força, também conhecida como empuxo, nem sempre é fácil de determinar. Uma maneira de fazer isso é medir a massa do objeto, fazer um teste de aceleração e aplicar a Segunda Lei de Newton.
O que é potência?
O termo "potência" foi introduzido por James Watt, um dos primeiros desenvolvedores da máquina a vapor. Ele cunhou o termo para medir a potência de uma máquina, ou a quantidade de trabalho que ela era capaz de realizar em um determinado período de tempo. Na física, trabalho é a quantidade de força necessária para mover um objeto a uma certa distância. Com base em sua observação de cavalos, Watt definiu um cavalo-vapor como 33.000 libras-pé / minuto ou 550 libras-pé / segundo. No sistema métrico, a unidade de potência é o watt, que leva o nome de Watt, e 1 cavalo-vapor é igual a 746 watts ou 0,746 quilowatts.
Força de Medição
Você pode estar interessado em saber a velocidade de um carro com um motor que desenvolve uma certa quantidade de a potência pode ir, mas você só pode determinar a relação entre potência e velocidade em um Caso a caso. Isso ocorre porque o valor de força que você precisa inserir na equação que relaciona potência e velocidade depende do peso do carro, bem como de quão rápido o carro acelera. Essas são variáveis. Para ilustrar, vamos fazer um exemplo com um cupê Maserati GranTurismo 2017, que pesa 4.145 lbs. e um motor V8 que desenvolve 454 cavalos de potência.
Para medir a força - ou empuxo - você primeiro precisa encontrar a massa do carro. Quando você pesa, você não obtém a massa, mas o peso, que é a massa multiplicada pela aceleração da gravidade, que é 32 / pés / segundo2. Se você medir o peso em libras, divida esse número por 32 pés / segundo2 para obter a massa em unidades chamadas lesmas. A massa do nosso Maserati é de cerca de 130 lesmas.
Agora é hora de fazer um teste de aceleração para descobrir quanto tempo leva para o carro atingir a velocidade de 60 milhas por hora sem parar. Converta essa velocidade final em pés / segundo e divida-a pelo tempo que levou para atingir essa velocidade. Isso dá a você a aceleração média. Agora você tem tudo o que precisa para encontrar o empuxo desenvolvido pelo motor porque, de acordo com a Segunda Lei de Newton, Força (Empuxo) = Massa • Aceleração.
Os testes de aceleração realizados no Maserati GranTurismo 2017 confirmam que ele pode acelerar de 0 a 60 milhas por hora (88 pés por segundo) em cerca de 5 segundos. Dividindo a velocidade máxima em pés por segundo por 5 segundos, obtemos uma aceleração média de 17,6 pés / segundo2. Isso significa que o motor se desenvolve (130 slugs • 17,6 pés / s2) = 2.288 libras de empuxo em aceleração total.
Relacionando a potência com a velocidade
Você conhece a classificação de potência do motor e agora conhece o empuxo, então pode calcular a velocidade que o carro irá viajar usando a relação: Velocidade = Potência / Força. Para chegar a uma resposta, notamos que 1 cavalo-vapor = 550 ft.-lb./s, e o motor desenvolve 454 HP, o que é 249.700 ft.-lb./s. Dividimos isso pelo empuxo calculado no teste de aceleração. Consequentemente, o Maserati GranTurismo deve ser capaz de viajar a uma velocidade de 109 pés / segundo, ou um pouco mais de 74 milhas por hora enquanto desenvolve essa quantidade de impulso.
Um Maserati realmente pode viajar mais rápido do que 119 quilômetros por hora; o carro é conhecido como um dos carros mais rápidos - senão o mais rápido - do mundo. Ele não desenvolverá sua velocidade máxima enquanto desenvolve essa quantidade de empuxo, no entanto. A velocidade e a força estão em uma relação inversa, portanto, reduzir a aceleração, que reduz a força que o motor precisa exercer, aumenta a velocidade. Se você possui um Maserati e quer ver o quão rápido ele realmente vai, use o acelerador com cuidado.