Лошадиная сила - это единица мощности, а мили в час - это единица скорости. Физика говорит нам, что мощность и скорость (или скорость) связаны уравнением Мощность = Сила • Скорость. В соответствии с этим соотношением все, что нам нужно знать, - это сила, приложенная к телу, чтобы иметь возможность преобразовывать его силу и скорость, с которой оно движется. Однако силу, также известную как тяга, не всегда легко определить. Один из способов сделать это - измерить массу объекта, провести тест на ускорение и применить Второй закон Ньютона.
Что такое лошадиные силы?
Термин «лошадиные силы» был введен Джеймсом Ваттом, одним из первых разработчиков парового двигателя. Он ввел термин для измерения мощности машины или объема работы, которую она могла выполнить за определенный промежуток времени. В физике работа - это сила, необходимая для перемещения объекта на определенное расстояние. Основываясь на своих наблюдениях за лошадьми, Ватт определил одну лошадиную силу как 33000 фут-фунтов в минуту или 550 фут-фунтов в секунду. В метрической системе единицей измерения мощности является ватт, который назван в честь ватта, а 1 лошадиная сила равна 746 ваттам или 0,746 киловаттам.
Измерительная сила
Возможно, вас заинтересует, насколько быстро автомобиль с двигателем, развивающим определенное количество энергии. лошадиные силы могут пойти, но вы можете определить соотношение между мощностью и скоростью только на в индивидуальном порядке. Это потому, что значение силы, которое вам нужно включить в уравнение, связывающее мощность и скорость, зависит от веса автомобиля, а также от того, насколько быстро он разгоняется. Это переменные. Для иллюстрации рассмотрим пример купе Maserati GranTurismo 2017 года, снаряженная масса которого составляет 4145 фунтов. и двигатель V8, развивающий 454 лошадиных силы.
Чтобы измерить силу или тягу, вам сначала нужно определить массу автомобиля. Когда вы его взвешиваете, вы на самом деле получаете не массу, а вес, который представляет собой массу, умноженную на ускорение свободного падения, которое составляет 32 фута в секунду.2. Если вы измеряете вес в фунтах, разделите это число на 32 фута в секунду.2 чтобы получить массу в единицах, называемых слагами. Масса нашего Мазерати около 130 пуль.
Теперь пришло время провести тест на ускорение, чтобы определить, сколько времени требуется автомобилю, чтобы достичь скорости 60 миль в час с места. Преобразуйте эту конечную скорость в футы в секунду и разделите ее на время, необходимое для достижения этой скорости. Это дает вам среднее ускорение. Теперь у вас есть все необходимое для определения тяги, развиваемой двигателем, потому что, согласно второму закону Ньютона, сила (тяга) = Масса • Ускорение.
Тесты на ускорение, проведенные на Maserati GranTurismo 2017 года, подтверждают, что он может разгоняться от 0 до 60 миль в час (88 футов в секунду) примерно за 5 секунд. Разделив максимальную скорость в футах в секунду на 5 секунд, мы получим среднее ускорение 17,6 футов в секунду.2. Это означает, что двигатель развивается (130 снарядов • 17,6 фут / с2) = 2288 фунтов тяги при полном открытии дроссельной заслонки.
Связь мощности и скорости
Вам известна мощность двигателя, а теперь известна тяга, поэтому вы можете рассчитать скорость, с которой машина будет двигаться, используя соотношение: Скорость = Мощность / Сила. Чтобы прийти к ответу, отметим, что 1 лошадиная сила = 550 фут-фунт / с, а двигатель развивает 454 л.с., что составляет 249 700 фут-фунт / с. Мы делим это на тягу, рассчитанную при испытании на ускорение. Соответственно, Maserati GranTurismo должен быть в состоянии двигаться со скоростью 109 футов в секунду или чуть более 74 миль в час, развивая такую тягу.
На самом деле Maserati может путешествовать со скоростью более 74 миль в час; Автомобиль известен как один из самых быстрых - если не самый быстрый - автомобилей в мире. Однако он не разовьет свою максимальную скорость, развивая такое количество тяги. Скорость и сила находятся в обратной зависимости, поэтому уменьшение ускорения, которое снижает усилие, которое необходимо приложить двигателю, увеличивает скорость. Если у вас есть Maserati и вы хотите увидеть, насколько быстро он едет, будьте осторожны с дроссельной заслонкой.