Innhold
Hestekrefter er en kraftenhet, og miles per time er en hastighetsenhet. Fysikk forteller oss at kraft og hastighet (eller hastighet) er relatert av ligningen Power = Force • Speed. I henhold til dette forholdet, er alt vi trenger å vite kraften som utøves på et legeme for å kunne konvertere mellom kraften og hastigheten den ferdes. Kraft, også kjent som skyvekraft, er imidlertid ikke alltid lett å bestemme. En måte å gjøre det på er å måle objektenes masse, gjøre en akselerasjonsprøve og anvende Newtons Second Law.
Hva er hestekrefter?
Begrepet "hestekrefter" ble introdusert av James Watt, en tidlig utvikler av dampmotoren. Han myntet begrepet for å måle kraften til en maskin, eller hvor mye arbeid den var i stand til å utføre på en gitt tid. I fysikk er arbeid mengden kraft som kreves for å bevege et objekt en viss avstand. Basert på sin observasjon av hester, definerte Watt en hestekrefter som 33.000 fotpund / minutt, eller 550 fotpund / sekund. I det metriske systemet er kraftenheten watt, som er oppkalt etter Watt, og 1 hestekrefter er lik 746 watt eller 0,746 kilowatt.
Måle styrke
Du er kanskje interessert i hvor fort en bil med en motor som utvikler en viss mengde hestekrefter kan gå, men du kan bare bestemme forholdet mellom kraft og hastighet fra sak til sak. Det er fordi verdien for kraft som du trenger for å plugge inn i ligningen relatert til kraft og hastighet, avhenger vekten av bilen så vel som av hvor raskt bilen akselererer. Dette er variabler. For å illustrere, la oss gjøre et eksempel med en 2017 Maserati GranTurismo-kupé, som har en fortausvekt på 4145 kg. og en V8-motor som utvikler 454 hestekrefter.
For å måle kraft - eller skyve kraft - må du først finne massen på bilen. Når du veier den, får du faktisk ikke massen, men vekten, som er massen multiplisert med akselerasjonen på grunn av tyngdekraften, som er 32 / fot / sekund2. Hvis du måler vekten i kilo, deler du tallet med 32 fot / sekund2 for å få massen i enheter som kalles snegler. Massen til vår Maserati er omtrent 130 snegler.
Nå er det på tide å gjøre en akselerasjonstest for å finne hvor lang tid det tar bilen å nå en hastighet på 60 miles per time fra stillstand. Konverter den siste hastigheten til fot / sekund og del den etter den tid det tok å oppnå den hastigheten. Det gir deg den gjennomsnittlige akselerasjonen. Nå har du alt du trenger for å finne skyvekraften utviklet av motoren, i henhold til Newtons Second Law, Force (Thrust) = Mass • Acceleration.
Akselerasjonstester utført på Maserati GranTurismo 2017 bekrefter at den kan akselerere fra 0 til 60 miles per time (88 fot per sekund) på omtrent 5 sekunder. Ved å dele maksimal hastighet i fot per sekund med 5 sekunder, får vi en gjennomsnittlig akselerasjon på 17,6 fot / sekund2. Det betyr at motoren utvikler seg (130 snegler • 17,6 ft / s2) = 2 288 kilo skyvekraft ved full gass.
Forholder hestekrefter til hastighet
Du kjenner hestekrefter-graderingen til motoren, og nå kjenner du skyvekraften, slik at du kan beregne hastigheten bilen skal reise ved å bruke forholdet: Hastighet = Kraft / kraft. For å komme fram til et svar, bemerker vi at den 1 hestekrefter = 550 ft / lb./s, og motoren utvikler 454 HK, som er 249 700 ft.lb./s. Vi deler det med skyvekraften beregnet i akselerasjonstesten. Følgelig bør Maserati GranTurismo kunne reise med en hastighet på 109 fot / sekund, eller litt over 74 miles i timen mens han utvikler den mengden av skyvekraft.
En Maserati kan faktisk reise raskere enn 74 miles per time; bilen er kjent som en av de raskeste - om ikke de raskeste - bilene i verden. Den vil ikke utvikle topphastigheten mens den utvikler den mengden skyvekraft. Hastighet og kraft er i et omvendt forhold, så reduserer akselerasjonen, noe som reduserer kraften motoren trenger for å utøve, øker hastigheten. Hvis du eier en Maserati, og du vil se hvor fort det virkelig går, må du være forsiktig med gassen.