Innehåll
Hästkraften är en kraftenhet och miles per timme är en hastighetsenhet. Fysiken säger att kraft och hastighet (eller hastighet) är relaterade till ekvationen Power = Force • Speed. Enligt detta förhållande är allt vi behöver veta kraften som utövas på en kropp för att kunna konvertera mellan dess kraft och hastigheten den reser. Men kraft, även känd som drivkraft, är inte alltid lätt att bestämma. Ett sätt att göra det är att mäta föremålens massa, göra ett accelerationstest och tillämpa Newtons Second Law.
Vad är hästkrafter?
Uttrycket "hästkrafter" introducerades av James Watt, en tidig utvecklare av ångmotorn. Han myntade termen för att mäta kraften i en maskin, eller hur mycket arbete den kunde göra på en viss tid. I fysik är arbete den mängd kraft som krävs för att flytta ett föremål ett visst avstånd. Baserat på hans observation av hästar, definierade Watt en hästkraft som 33 000 fot / minut eller 550 fot / sekund. I det metriska systemet är kraftenheten watt, som är uppkallad efter Watt, och 1 hästkrafter är lika med 746 watt eller 0,746 kilowatt.
Mätkraft
Du kanske är intresserad av hur snabbt en bil med en motor som utvecklar en viss mängd hästkrafter kan gå, men du kan bara bestämma förhållandet mellan kraft och hastighet från fall till fall. Det beror på att värdet för kraft som du behöver ansluta till ekvationen som rör kraft och hastighet beror på bilens vikt och hur snabbt bilen accelererar. Dessa är variabler. För att illustrera, låt oss göra ett exempel med en Maserati GranTurismo-kupé 2017, som har en trottoarkant på 4145 pund. och en V8-motor som utvecklar 454 hästkrafter.
För att mäta kraft - eller tryckkraft - måste du först hitta massan på bilen. När du väger den får du faktiskt inte massan, men vikten, som är massan multiplicerad med accelerationen på grund av tyngdkraften, som är 32 / fot / sekund2. Om du mäter vikten i pund, dela det antalet med 32 fot / sekund2 för att få massan i enheter som kallas sniglar. Massan för vår Maserati är cirka 130 sniglar.
Nu är det dags att göra ett accelerationstest för att hitta hur lång tid det tar bilen att nå en hastighet på 60 mil per timme från stillastående. Konvertera den slutliga hastigheten till fot / sekund och dela den efter den tid det tog för att uppnå den hastigheten. Det ger dig den genomsnittliga accelerationen. Nu har du allt du behöver för att hitta det drivkraft som utvecklats av motorn eftersom, enligt Newtons Second Law, Force (Thrust) = Mass • Acceleration.
Accelerationstest utförda på Maserati GranTurismo 2017 bekräftar att det kan accelerera från 0 till 60 miles per timme (88 fot per sekund) på cirka 5 sekunder. Genom att dela den maximala hastigheten i fot per sekund med 5 sekunder får vi en genomsnittlig acceleration på 17,6 fot / sekund2. Det betyder att motorn utvecklas (130 sniglar • 17,6 ft / s2) = 2 288 kilo drivkraft vid full gas.
Relaterar hästkraften till hastighet
Du känner motorns hästkraftsklass, och nu känner du drivkraften, så du kan beräkna hastigheten bilen kommer att köra med förhållandet: hastighet = kraft / kraft. För att komma fram till ett svar, noterar vi att den 1 hästkraften = 550 ft.-lb./s, och motorn utvecklar 454 HP, vilket är 249 700 ft.-lb./s. Vi delar det med det tryck som beräknas i accelerationstestet. Följaktligen borde Maserati GranTurismo kunna resa med en hastighet av 109 fot / sekund, eller lite över 74 mil per timme medan han utvecklar den mängden drivkraft.
En Maserati kan faktiskt resa snabbare än 74 miles per timme; bilen är känd som en av de snabbaste - om inte de snabbaste - bilarna i världen. Den kommer dock inte att utveckla sin toppfart medan den utvecklar den mängden drivkraft. Hastighet och kraft är i ett omvänt förhållande, så att accelerationen, som minskar kraften som motorn behöver utöva, ökar hastigheten. Om du äger en Maserati, och du vill se hur snabbt det verkligen går, var försiktig mot gasspjället.