Indhold
Hestekræfter er en magtenhed, og miles i timen er en hastighedsenhed. Fysik fortæller os, at magt og hastighed (eller hastighed) er relateret til ligningen Power = Force • Speed. I henhold til dette forhold er alt, hvad vi har brug for at vide, den kraft, der udøves på et legeme for at være i stand til at konvertere mellem dets magt og den hastighed, det kører. Men kræfter, også kendt som skub, er ikke altid let at bestemme. En måde at gøre det på er at måle genstandsmassen, udføre en accelerationstest og anvende Newtons Second Law.
Hvad er hestekræfter?
Udtrykket "hestekræfter" blev introduceret af James Watt, en tidlig udvikler af dampmaskinen. Han opfandt udtrykket for at måle en maskins kraft eller den mængde arbejde, den var i stand til at udføre i en given mængde tid. I fysik er arbejde den mængde kræft, der kræves for at bevæge et objekt en bestemt afstand. Baseret på hans observation af heste definerede Watt en hestekræft som 33.000 fodpund / minut eller 550 fodpund / sekund. I det metriske system er strømmenheden watt, der er opkaldt efter Watt, og 1 hestekræfter er lig med 746 watt eller 0,746 kilowatt.
Målekraft
Du er måske interesseret i, hvor hurtigt en bil med en motor, der udvikler en vis mængde hestekræfter, kan gå, men du kan kun bestemme forholdet mellem kraft og hastighed fra sag til sag. Det er fordi værdien for kraft, som du har brug for at tilslutte ligningen vedrørende kraft og hastighed, afhænger af vægten af bilen såvel som af hvor hurtigt bilen accelererer. Dette er variabler. For at illustrere, lad os gøre et eksempel med en 2017 Maserati GranTurismo-coupe, som har en kantvægt på 4.145 pund. og en V8-motor, der udvikler 454 hestekræfter.
For at måle kraft - eller skyvekraft - skal du først finde bilens masse. Når du vejer den, får du faktisk ikke massen, men vægten, der er massen ganget med accelerationen på grund af tyngdekraften, som er 32 / fod / sekund2. Hvis du måler vægten i pund, skal du dele dette tal med 32 fod / sekund2 at få massen i enheder, der kaldes snegle. Massen af vores Maserati er omkring 130 snegle.
Nu er det tid til at lave en accelerationstest for at finde ud af, hvor lang tid det tager bilen at nå en hastighed på 60 miles i timen fra stilstand. Konverter den endelige hastighed til fødder / sekund, og divider den efter den tid, det tog for at nå denne hastighed. Det giver dig den gennemsnitlige acceleration. Nu har du alt hvad du behøver for at finde det tryk, der er udviklet af motoren, fordi, ifølge Newtons Second Law, Force (Thrust) = masse • acceleration.
Accelerationstest udført på Maserati GranTurismo 2017 bekræfter, at det kan accelerere fra 0 til 60 miles i timen (88 fod i sekundet) på cirka 5 sekunder. Ved at dele den maksimale hastighed i fødder pr. Sekund med 5 sekunder, får vi en gennemsnitlig acceleration på 17,6 fod / sekund2. Det betyder, at motoren udvikler sig (130 snegle • 17,6 ft / s2) = 2.288 kilo tryk ved fuld gas.
Relerer hestekræfter til hastighed
Du kender motorens hestekræfter, og nu kender du drivkraften, så du kan beregne hastigheden, som bilen kører ved hjælp af forholdet: Hastighed = Kraft / kraft. For at nå frem til et svar bemærker vi, at 1 hestekræfter = 550 ft.lb./s, og motoren udvikler 454 HP, hvilket er 249.700 ft.-lb./s. Vi deler det med det tryk, der er beregnet i accelerationstesten. I overensstemmelse hermed skal Maserati GranTurismo være i stand til at køre med en hastighed på 109 fod / sekund eller lidt over 74 miles i timen, mens den mængde skubbe udvikles.
En Maserati kan faktisk rejse hurtigere end 74 miles i timen; bilen er kendt som en af de hurtigste - hvis ikke den hurtigste - biler i verden. Det vil dog ikke udvikle sin tophastighed, mens den udvikler den mængde skyderi. Hastighed og kraft er i et omvendt forhold, så reduktion af accelerationen, hvilket reducerer kraften, som motoren har brug for at udøve, øger hastigheden. Hvis du ejer en Maserati, og du vil se, hvor hurtigt det virkelig går, skal du være blid mod gashåndtaget.