วิธีการแปลงแรงม้าเป็นไมล์ต่อชั่วโมง

แรงม้าเป็นหน่วยของกำลัง และไมล์ต่อชั่วโมงเป็นหน่วยของความเร็ว ฟิสิกส์บอกเราว่ากำลังและความเร็ว (หรือความเร็ว) สัมพันธ์กันด้วยสมการกำลัง = แรง • ความเร็ว ตามความสัมพันธ์นี้ สิ่งที่เราจำเป็นต้องรู้คือแรงที่กระทำต่อร่างกายเพื่อให้สามารถแปลงระหว่างกำลังของมันกับความเร็วที่เคลื่อนที่ได้ อย่างไรก็ตาม แรงหรือที่เรียกว่าแรงขับไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะกำหนดได้เสมอไป วิธีหนึ่งที่ทำได้คือการวัดมวลของวัตถุ ทำการทดสอบความเร่ง และใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน

คำว่า "แรงม้า" ถูกนำมาใช้โดย James Watt ผู้พัฒนาเครื่องจักรไอน้ำในยุคแรก เขาบัญญัติศัพท์เพื่อวัดกำลังของเครื่องจักร หรือปริมาณงานที่สามารถทำได้ในระยะเวลาที่กำหนด ในวิชาฟิสิกส์ งานคือปริมาณของแรงที่ต้องใช้ในการเคลื่อนย้ายวัตถุในระยะทางที่กำหนด จากการสังเกตม้าของเขา วัตต์กำหนดหนึ่งแรงม้าเป็น 33,000 ฟุต-ปอนด์/นาที หรือ 550 ฟุต-ปอนด์/วินาที ในระบบเมตริก หน่วยกำลังคือ วัตต์ ซึ่งตั้งชื่อตามวัตต์ และ 1 แรงม้า เท่ากับ 746 วัตต์ หรือ 0.746 กิโลวัตต์

คุณอาจสนใจในความเร็วของรถยนต์ที่มีเครื่องยนต์ที่พัฒนาได้ในระดับหนึ่ง แรงม้าไปได้ แต่คุณสามารถกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างกำลังและความเร็วบน a. เท่านั้น แล้วแต่กรณี นั่นเป็นเพราะค่าของแรงที่คุณต้องใช้ในสมการที่เกี่ยวข้องกับกำลังและความเร็วนั้นขึ้นอยู่กับน้ำหนักของรถและความเร็วของรถด้วย เหล่านี้เป็นตัวแปร มาดูตัวอย่างกันกับ Maserati GranTurismo coupe ปี 2017 ซึ่งมีน้ำหนักควบคุมอยู่ที่ 4,145 ปอนด์ และเครื่องยนต์ V8 ที่มีกำลัง 454 แรงม้า

ในการวัดแรงหรือแรงขับ คุณต้องหามวลของรถก่อน เมื่อคุณชั่งน้ำหนัก คุณจะไม่ได้มวลจริงๆ แต่น้ำหนัก ซึ่งเป็นมวลคูณด้วยความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง ซึ่งเท่ากับ 32/ฟุต/วินาที². ถ้าคุณวัดน้ำหนักเป็นปอนด์ ให้หารตัวเลขนั้นด้วย 32 ฟุต/วินาที² เพื่อให้ได้มวลเป็นหน่วยที่เรียกว่าทาก มวลของ Maserati ของเราอยู่ที่ประมาณ 130 ทาก

ถึงเวลาทำการทดสอบความเร่งเพื่อค้นหาว่ารถต้องใช้เวลานานแค่ไหนในการไปถึงความเร็ว 60 ไมล์ต่อชั่วโมงจากการหยุดนิ่ง แปลงความเร็วสุดท้ายนั้นเป็นฟุต/วินาทีแล้วหารด้วยเวลาที่ใช้เพื่อให้ได้ความเร็วนั้น ที่ให้อัตราเร่งเฉลี่ยแก่คุณ ตอนนี้คุณมีทุกสิ่งที่คุณต้องการเพื่อค้นหาแรงขับที่พัฒนาโดยเครื่องยนต์ เพราะตามกฎข้อที่สองของนิวตัน แรง (Thrust) = มวล • ความเร่ง

การทดสอบการเร่งความเร็วของ Maserati GranTurismo ปี 2017 ยืนยันว่าสามารถเร่งความเร็วจาก 0 ถึง 60 ไมล์ต่อชั่วโมง (88 ฟุตต่อวินาที) ได้ในเวลาประมาณ 5 วินาที หารความเร็วสูงสุดเป็นฟุตต่อวินาทีด้วย 5 วินาที เราได้ความเร่งเฉลี่ย 17.6 ฟุต/วินาที². นั่นหมายถึงเครื่องยนต์กำลังพัฒนา (130 ทาก • 17.6 ฟุต/วินาที²) = แรงขับ 2,288 ปอนด์เมื่อเค้นเต็ม

คุณทราบระดับแรงม้าของเครื่องยนต์แล้ว และตอนนี้คุณก็ทราบแรงขับแล้ว ดังนั้นคุณจึงสามารถคำนวณความเร็วที่รถจะเดินทางโดยใช้ความสัมพันธ์: ความเร็ว = กำลัง/แรง เพื่อให้ได้คำตอบ เราทราบว่า 1 แรงม้า = 550 ft.-lb./s และเครื่องยนต์มีกำลัง 454 HP ซึ่งเท่ากับ 249,700 ft.-lb./s เราหารด้วยแรงขับที่คำนวณในการทดสอบความเร่ง ดังนั้น Maserati GranTurismo ควรจะสามารถเดินทางด้วยความเร็ว 109 ฟุต/วินาที หรือมากกว่า 74 ไมล์ต่อชั่วโมงเพียงเล็กน้อยในขณะที่พัฒนาแรงผลักดันดังกล่าว

มาเซราติสามารถเดินทางได้เร็วกว่า 74 ไมล์ต่อชั่วโมง รถคันนี้เป็นที่รู้จักในฐานะหนึ่งในรถยนต์ที่เร็วที่สุด - ถ้าไม่เร็วที่สุด - รถยนต์ในโลก มันจะไม่พัฒนาความเร็วสูงสุดในขณะที่พัฒนาแรงผลักดันนั้น ความเร็วและแรงอยู่ในความสัมพันธ์แบบผกผัน ดังนั้นการลดอัตราเร่ง ซึ่งลดแรงที่เครื่องยนต์ต้องใช้ จะเพิ่มความเร็ว หากคุณเป็นเจ้าของ Maserati และต้องการดูว่ามันเร็วแค่ไหน ให้บังคับคันเร่งอย่างนุ่มนวล