Výkon je jednotka výkonu a míle za hodinu jednotka rýchlosti. Fyzika nám hovorí, že výkon a rýchlosť (alebo rýchlosť) súvisí s rovnicou Sila = Sila • Rýchlosť. Podľa tohto vzťahu potrebujeme vedieť iba silu, ktorou telo pôsobí, aby bolo schopné premieňať medzi jeho silou a rýchlosťou, ktorou cestuje. Sila, známa tiež ako ťah, však nie je vždy ľahké určiť. Jedným zo spôsobov, ako to urobiť, je zmerať hmotnosť objektu, urobiť test zrýchlenia a použiť Newtonov druhý zákon.
Čo je to Horsepower?
Pojem „konská sila“ zaviedol James Watt, ranný vývojár parného stroja. Tento výraz zaviedol na meranie sily stroja alebo množstva práce, ktorú bol schopný za daný čas vykonať. Vo fyzike je práca veľkosť sily potrebnej na presun objektu do určitej vzdialenosti. Na základe svojho pozorovania koní Watt definoval jeden výkon ako 33 000 stôp / minútu alebo 550 stôp / sekundu. V metrickom systéme je jednotkou výkonu watt, ktorý je pomenovaný po wattoch, a 1 konský výkon sa rovná 746 wattov alebo 0,746 kilowattov.
Meracia sila
Mohlo by vás zaujímať, ako rýchlo auto s motorom, ktorý vyvíja určitú rýchlosť konská sila môže ísť, ale vzťah medzi silou a rýchlosťou môžete určiť iba na a prípad od prípadu. Je to preto, že hodnota sily, ktorú potrebujete zapojiť do rovnice týkajúcej sa výkonu a rýchlosti, závisí od hmotnosti vozidla a od rýchlosti jeho zrýchlenia. Toto sú premenné. Na ilustráciu uvedieme príklad s kupé Maserati GranTurismo 2017, ktoré má pohotovostnú hmotnosť 4 145 libier. a motor V8 s výkonom 454 koní.
Na meranie sily - alebo ťahu - musíte najskôr zistiť hmotnosť automobilu. Keď to vážite, v skutočnosti nezískate hmotnosť, ale hmotnosť, ktorá je hmotou vynásobenou gravitačným zrýchlením, ktoré je 32 / stopy / sekundu2. Ak meriate váhu v librách, vydeľte toto číslo o 32 stôp za sekundu2 získať hmotnosť v jednotkách nazývaných slimáci. Hmotnosť nášho Maserati je asi 130 slimákov.
Teraz je čas urobiť test akcelerácie, aby ste zistili, ako dlho trvá autu, kým z pokoja dosiahne rýchlosť 60 míľ za hodinu. Preveďte túto konečnú rýchlosť na stopy / sekundu a vydelte ju časom, ktorý je potrebný na dosiahnutie tejto rýchlosti. Takto získate priemerné zrýchlenie. Teraz máte všetko, čo potrebujete, aby ste našli ťah vyvinutý motorom, pretože podľa druhého Newtonovho zákona sila (ťah) = hmotnosť • zrýchlenie.
Akceleračné testy vykonané na 2017 Maserati GranTurismo potvrdzujú, že dokáže zrýchliť z 0 na 60 míľ za hodinu (88 stôp za sekundu) za približne 5 sekúnd. Keď vydelíme maximálnu rýchlosť v stopách za sekundu o 5 sekúnd, dostaneme priemerné zrýchlenie 17,6 stopy / sekundu2. To znamená, že motor sa vyvíja (130 slimákov • 17,6 ft / s2) = Ťah 2 288 libier na plný plyn.
Vzťah medzi výkonom a rýchlosťou
Poznáte výkon motora a teraz viete ťah, takže rýchlosť, ktorou bude auto jazdiť, môžete vypočítať pomocou vzťahu: Rýchlosť = Výkon / Sila. Aby sme dospeli k odpovedi, berieme na vedomie, že 1 Výkon = 550 ft.lb./s a motor má výkon 454 HP, čo je 249 700 ft.-lb./s. Vydelíme to ťahom vypočítaným v teste zrýchlenia. Preto by Maserati GranTurismo malo byť schopné cestovať rýchlosťou 109 stôp za sekundu alebo niečo málo cez 74 míľ za hodinu pri vyvíjaní tohto množstva ťahu.
Maserati môže skutočne cestovať rýchlejšie ako 74 míľ za hodinu; auto je známe ako jedno z najrýchlejších - ak nie najrýchlejších - automobilov na svete. Pri vývoji tohto množstva ťahu však nevyvinie svoju maximálnu rýchlosť. Rýchlosť a sila sú v inverznom vzťahu, takže zníženie akcelerácie, ktoré znižuje silu, ktorú musí motor vyvinúť, zvyšuje rýchlosť. Ak vlastníte Maserati a chcete vidieť, ako rýchlo to v skutočnosti ide, buďte opatrní k plynu.