Hästkrafter är en kraftenhet och miles per timme är en enhet av hastighet. Fysik berättar för oss att kraft och hastighet (eller hastighet) är relaterade till ekvationen Power = Force • Velocity. Enligt detta förhållande är allt vi behöver veta den kraft som utövas på en kropp för att kunna omvandla mellan dess kraft och den hastighet den färdas. Men kraft, även känd som dragkraft, är inte alltid lätt att bestämma. Ett sätt att göra det är att mäta objektets massa, göra ett accelerationstest och tillämpa Newtons andra lag.
Vad är hästkrafter?
Termen "hästkrafter" introducerades av James Watt, en tidig utvecklare av ångmotorn. Han myntade termen för att mäta kraften hos en maskin eller hur mycket arbete den kunde göra på en viss tid. I fysik är arbete mängden kraft som krävs för att flytta ett objekt ett visst avstånd. Baserat på sin observation av hästar definierade Watt en hästkrafter som 33 000 fot-pund / minut, eller 550 fot-pund / sekund. I det metriska systemet är kraftenheten watt, som är uppkallad efter Watt, och 1 hästkraft är lika med 746 watt eller 0,746 kilowatt.
Mätkraft
Du kanske är intresserad av hur snabbt en bil med en motor som utvecklar en viss mängd hästkrafter kan gå, men du kan bara bestämma förhållandet mellan kraft och hastighet på en från fall till fall. Det beror på att kraftvärdet som du behöver för att ansluta till ekvationen som berör kraft och hastighet beror på bilens vikt samt på hur snabbt bilen accelererar. Dessa är variabler. För att illustrera, låt oss göra ett exempel med en Maserati GranTurismo-coupé 2017, som har en egenvikt på 4,145 pund. och en V8-motor som utvecklar 454 hästkrafter.
För att mäta kraft - eller dragkraft - måste du först hitta massan på bilen. När du väger den får du inte massan, utan vikten, som är massan multiplicerad med accelerationen på grund av tyngdkraften, som är 32 / fot / sekund2. Om du mäter vikten i pund, dela antalet med 32 fot / sekund2 för att få massan i enheter som kallas sniglar. Massan av vår Maserati är cirka 130 sniglar.
Nu är det dags att göra ett accelerationstest för att ta reda på hur lång tid det tar att bilen når en hastighet på 60 miles per timme från stillastående. Konvertera den slutliga hastigheten till fot / sekund och dela den med den tid det tog att uppnå den hastigheten. Det ger dig den genomsnittliga accelerationen. Nu har du allt du behöver för att hitta drivkraften som utvecklats av motorn, för enligt Newtons andra lag, kraft (tryck) = massa • acceleration.
Accelerationstester utförda på Maserati GranTurismo 2017 bekräftar att den kan accelerera från 0 till 60 miles per timme (88 fot per sekund) på cirka 5 sekunder. Genom att dela den maximala hastigheten i fot per sekund med 5 sekunder får vi en genomsnittlig acceleration på 17,6 fot / sekund2. Det betyder att motorn utvecklas (130 sniglar • 17,6 ft / s2) = 2288 pund dragkraft vid full gas.
Relaterar hästkrafter till hastighet
Du känner till motorns hästkrafter, och nu känner du till dragkraften, så du kan beräkna hastigheten som bilen kommer att resa med förhållandet: Hastighet = Kraft / kraft. För att komma fram till ett svar noterar vi att 1 hästkrafter = 550 ft.-lb./s, och motorn utvecklar 454 hk, vilket är 249.700 ft.-lb./s. Vi delar det med dragkraften som beräknas i accelerationstestet. Följaktligen borde Maserati GranTurismo kunna resa med en hastighet av 109 fot / sekund, eller drygt 74 miles per timme medan den utvecklar den kraften.
En Maserati kan faktiskt resa snabbare än 74 miles i timmen; bilen är känd som en av de snabbaste - om inte de snabbaste - bilarna i världen. Det kommer dock inte att utveckla sin högsta hastighet medan den utvecklar den mängden dragkraft. Hastighet och kraft är i ett omvänt förhållande, så att minska accelerationen, vilket minskar kraften som motorn behöver utöva, ökar hastigheten. Om du äger en Maserati och vill se hur snabbt den går, var försiktig mot gasreglaget.