Περιεχόμενο
Η ιπποδύναμη είναι μια μονάδα ισχύος, και τα μίλια ανά ώρα είναι μια μονάδα ταχύτητας. Η φυσική μας λέει ότι η ισχύς και η ταχύτητα (ή η ταχύτητα) σχετίζονται από την εξίσωση Power = Force • Velocity. Σύμφωνα με αυτή τη σχέση, το μόνο που πρέπει να γνωρίζουμε είναι η δύναμη που ασκείται σε ένα σώμα ώστε να μπορεί να μετατρέψει την ισχύ του από την ταχύτητα που ταξιδεύει. Ωστόσο, η δύναμη, επίσης γνωστή ως ώθηση, δεν είναι πάντα εύκολο να προσδιοριστεί. Ένας τρόπος για να το κάνετε είναι να μετρήσετε τη μάζα των αντικειμένων, να κάνετε μια δοκιμή επιτάχυνσης και να εφαρμόσετε το Newtons Second Law.
Τι είναι η ιπποδύναμη;
Ο όρος "ιπποδύναμη" εισήχθη από τον James Watt, πρώιμο προγραμματιστή της ατμομηχανής. Έφτιαξε τον όρο για να μετρήσει τη δύναμη μιας μηχανής ή το ποσό της εργασίας που ήταν σε θέση να κάνει σε ένα δεδομένο χρονικό διάστημα. Στη φυσική, η εργασία είναι η ποσότητα δύναμης που απαιτείται για να μετακινήσετε ένα αντικείμενο σε κάποια απόσταση. Βάσει της παρατήρησης των αλόγων, ο Watt καθόρισε μία ιπποδύναμη ως 33.000 πόδια / λεπτό ή 550 πόδια / δεύτερα. Στο μετρικό σύστημα, η μονάδα ισχύος είναι το watt, το οποίο ονομάζεται μετά το Watt, και 1 ίππος είναι ίσο με 746 watts ή 0.746 κιλοβάτ.
Μέτρηση της Δύναμης
Μπορεί να σας ενδιαφέρει το πόσο γρήγορα μπορεί να πάει ένα αυτοκίνητο με κινητήρα που αναπτύσσει ένα ορισμένο ποσό ιπποδύναμης, αλλά μπορείτε να καθορίσετε μόνο τη σχέση ισχύος και ταχύτητας μόνο κατά περίπτωση. Αυτό γιατί η τιμή της δύναμης που πρέπει να συνδέσετε στην εξίσωση που σχετίζεται με την ισχύ και την ταχύτητα εξαρτάται από το βάρος του αυτοκινήτου καθώς και από το πόσο γρήγορα το αυτοκίνητο επιταχύνει. Αυτές είναι μεταβλητές. Για να το δείξουμε, αφήνουμε να κάνουμε ένα παράδειγμα με το 2017 Maserati GranTurismo coupe, το οποίο έχει βάρος κατά 4,145 λίβρες. και έναν κινητήρα V8 που αναπτύσσει 454 ίππους.
Για να μετρήσετε τη δύναμη - ή την ώθηση - πρέπει πρώτα να βρείτε τη μάζα του αυτοκινήτου. Όταν ζυγίζετε, δεν παίρνετε πραγματικά τη μάζα, αλλά το βάρος, το οποίο είναι η μάζα πολλαπλασιασμένη με την επιτάχυνση που οφείλεται στη βαρύτητα, η οποία είναι 32 / πόδια / δευτερόλεπτο2. Αν μετρήσετε το βάρος σε λίρες, διαιρέστε τον αριθμό κατά 32 πόδια / δευτερόλεπτο2 για να πάρετε τη μάζα σε μονάδες που ονομάζονται γυμναστές. Η μάζα του Maserati μας είναι περίπου 130 γυμνοσάλιαγκες.
Τώρα είναι καιρός να κάνουμε μια δοκιμή επιτάχυνσης για να βρούμε πόσο καιρό παίρνει το αυτοκίνητο για να φτάσει ταχύτητα 60 μίλια ανά ώρα από στάση. Μετατρέψτε αυτήν την τελική ταχύτητα σε πόδια / δευτερόλεπτο και διαιρέστε την κατά το χρόνο που χρειάστηκε για να επιτύχετε την ταχύτητα. Αυτό σας δίνει τη μέση επιτάχυνση. Τώρα έχετε όλα όσα χρειάζεστε για να βρείτε την ώθηση που αναπτύσσεται από τον κινητήρα επειδή, σύμφωνα με τον Newton Second Law, Force (Thrust) = Mass • Acceleration.
Οι δοκιμές επιτάχυνσης που πραγματοποιήθηκαν στο 2017 Maserati GranTurismo επιβεβαιώνουν ότι μπορεί να επιταχύνει από 0 έως 60 μίλια ανά ώρα (88 πόδια ανά δευτερόλεπτο) σε περίπου 5 δευτερόλεπτα. Διαχωρίζοντας τη μέγιστη ταχύτητα σε πόδια ανά δευτερόλεπτο κατά 5 δευτερόλεπτα, επιτυγχάνουμε μέση επιτάχυνση 17,6 ποδιών / δευτερόλεπτο2. Αυτό σημαίνει ότι ο κινητήρας αναπτύσσεται (130 σφαίρες • 17,6 ft / s2) = 2,288 λίβρες ώσης σε πλήρη γκάζι.
Σχετικά με την ταχύτητα ιπποδύναμης
Γνωρίζετε την ονομαστική ιπποδύναμη του κινητήρα και τώρα γνωρίζετε την ώθηση, έτσι μπορείτε να υπολογίσετε την ταχύτητα που θα ταξιδέψει το αυτοκίνητο χρησιμοποιώντας τη σχέση: Ταχύτητα = Ισχύς / Δύναμη. Για να φτάσουμε σε μια απάντηση, σημειώνουμε ότι το 1 Horsepower = 550 ft.-lb./s, και ο κινητήρας αναπτύσσει 454 HP, που είναι 249.700 ft.-lb./s. Το διαιρούμε αυτό με την ώθηση που υπολογίστηκε στη δοκιμή επιτάχυνσης. Ως εκ τούτου, το Maserati GranTurismo θα πρέπει να μπορεί να ταξιδεύει με ταχύτητα 109 πόδια / δευτερόλεπτο ή λίγο πάνω από 74 μίλια την ώρα, αναπτύσσοντας όμως αυτή την ώθηση.
Ένα Maserati μπορεί να ταξιδέψει πιο γρήγορα από τα 74 μίλια την ώρα. το αυτοκίνητο είναι γνωστό ως ένα από τα ταχύτερα - αν όχι τα ταχύτερα - αυτοκίνητα στον κόσμο. Δεν θα αναπτύξει την κορυφαία ταχύτητά του αναπτύσσοντας ταυτόχρονα αυτή την ώθηση. Η ταχύτητα και η δύναμη είναι σε αντίστροφη σχέση, μειώνοντας έτσι την επιτάχυνση, η οποία μειώνει τη δύναμη που χρειάζεται ο κινητήρας για να ασκήσει, αυξάνει την ταχύτητα. Αν είστε κύριος ενός Maserati και θέλετε να δείτε πόσο γρήγορα συμβαίνει, να είστε ευγενικοί στο γκάζι.