Sisältö
Hevosvoimaa on voimayksikkö, ja mailia tunnissa on nopeusyksikkö. Fysiikka kertoo meille, että teho ja nopeus (tai nopeus) liittyvät yhtälöön Voima = Voima • Nopeus. Tämän suhteen mukaan kaikki, mitä meidän on tiedettävä, on ruumiille kohdistettu voima, jotta pystymme kääntymään voimansa ja kuljettamansa nopeuden välillä. Voimaa, joka tunnetaan myös nimellä työntövoima, ei ole aina helppo määrittää. Yksi tapa tehdä se on mitata esineiden massa, tehdä kiihtyvyystesti ja soveltaa Newtonin toista lakia.
Mikä on hevosvoimaa?
Termin "hevosvoimaa" esitteli James Watt, höyrykoneen varhainen kehittäjä. Hän keksi termin mitata koneen teho tai työmäärä, jonka se kykeni suorittamaan tietyssä ajassa. Fysiikassa työ on määrää voimaa, jota tarvitaan esineen siirtämiseen tietylle etäisyydelle. Hevosten havaintojen perusteella Watt määritteli yhden hevosvoiman 33 000 jalka-punniksi minuutissa tai 550 jalka-kiloa sekunnissa. Metrisessa järjestelmässä tehoyksikkö on watti, joka on nimetty watista, ja 1 hevosvoima on yhtä suuri kuin 746 wattia tai 0,746 kilowattia.
Voiman mittaus
Saatat olla kiinnostunut siitä, kuinka nopeasti auto, jolla on moottori, joka kehittää tietyn määrän hevosvoimaa, voi mennä, mutta voit määrittää tehon ja nopeuden suhteen vain tapauskohtaisesti. Että koska sen voiman arvo, joka sinun on kytkettävä voimaa ja nopeutta koskevaan yhtälöön, riippuu auton painosta sekä siitä, kuinka nopeasti auto kiihtyy. Nämä ovat muuttujia. Kuvailkaamme esimerkkiä vuoden 2017 Maserati GranTurismo -kupeilla, jonka omapaino on 4 145 naulaa. ja V8-moottori, joka kehittää 454 hevosvoimaa.
Voiman tai työntövoiman mittaamiseksi sinun on ensin löydettävä auton massa. Kun punnit sitä, et todellakaan saa massaa, mutta paino, joka on massa kerrottuna painovoimasta johtuvalla kiihtyvyydellä, joka on 32 / jalkaa / sekunti2. Jos mitat painoa puntina, jaa se luvulla 32 jalkaa sekunnissa2 saadaksesi massa yksiköiksi, joita kutsutaan etanoiksi. Maseratin massa on noin 130 etikettiä.
Nyt on aika tehdä kiihdytystesti selvittääkseen, kuinka kauan autolla kestää 60 mailin tunnissa nopeus pysähdyksestä. Muunna lopullinen nopeus jalkoiksi sekunnissa ja jaa se ajan mukaan, joka kului nopeuden saavuttamiseen. Se antaa sinulle keskimääräisen kiihtyvyyden. Nyt sinulla on kaikki mitä tarvitset löytääksesi moottorin kehittämä työntövoima, koska Newtonin toisen lain mukaan voima (työntövoima) = massa • kiihtyvyys.
Vuoden 2017 Maserati GranTurismolla suoritetut kiihdytystestit vahvistavat, että se voi kiihtyä 0–60 mailia tunnissa (88 jalkaa sekunnissa) noin 5 sekunnissa. Jakamalla enimmäisnopeus jaloissa sekunnissa viidellä sekunnilla, saadaan keskimääräinen kiihtyvyys 17,6 jalkaa sekunnissa2. Tämä tarkoittaa, että moottori kehittyy (130 etikettiä • 17,6 jalkaa / s)2) = 2288 kiloa työntövoimaa täydellä kaasulla.
Hevosvoiman suhde nopeuteen
Tiedät moottorin hevosvoiman luokituksen ja nyt tiedät työntövoiman, joten voit laskea auton ajonopeuden suhteen avulla: Nopeus = Voima / Voima. Vastauksen saamiseksi huomaamme, että 1 hevosvoimaa = 550 jalkaa / lb / s, ja moottori kehittää 454 hevosvoimaa, joka on 249 700 jalkaa / s. Jaamme sen kiihtyvyyskokeessa lasketulla työntövoimalla. Niinpä Maserati GranTurismon pitäisi pystyä liikkumaan nopeudella 109 jalkaa sekunnissa tai hiukan yli 74 mailia tunnissa kehittäen saman määrän työntövoimaa.
Maserati voi tosiaankin matkustaa nopeammin kuin 74 mailia tunnissa; auto tunnetaan yhtenä nopeimmista - ellei jopa nopeimmista - autoista maailmassa. Se tapana kehittää huippunopeuttaan samalla kehittäen sitä määrää työntövoimaa. Nopeus ja voima ovat käänteissuhteessa, joten kiihtyvyyden vähentäminen, joka vähentää moottorin tarvitsemaa voimaa, lisää nopeutta. Jos omistat Maseratiä ja haluat nähdä kuinka nopeasti se todella menee, ole hellävarainen kaasulla.