Obsah
Výkon je jednotka sily a kilometre za hodinu je jednotka rýchlosti. Fyzika nám hovorí, že sila a rýchlosť (alebo rýchlosť) súvisia s rovnicou Power = Force • Velocity. Podľa tohto vzťahu všetko, čo musíme vedieť, je sila vyvíjaná na telo, aby bolo možné previesť medzi jeho silou a rýchlosťou, ktorou prechádza. Sila, tiež známa ako ťah, však nie je vždy ľahké určiť. Jedným zo spôsobov, ako to dosiahnuť, je zmerať hmotu objektov, vykonať akceleračnú skúšku a uplatniť Newtonov druhý zákon.
Čo je konská sila?
Pojem „konská sila“ predstavil James Watt, skorý vývojár parného motora. Vymyslel termín na meranie sily stroja alebo množstva práce, ktorú dokázal v danom čase urobiť. Vo fyzike je práca veľkosť sily, ktorá je potrebná na presun objektu do určitej vzdialenosti. Na základe svojho pozorovania koní definoval Watt jednu koňskú silu ako 33 000 stôp za minútu alebo 550 stôp za sekundu. V metrickom systéme je jednotkou výkonu watt, ktorý je pomenovaný po watte, a 1 konská sila sa rovná 746 wattom alebo 0,746 kilowattom.
Meracia sila
Možno vás bude zaujímať, ako rýchlo môže ísť auto s motorom, ktorý vyvíja určité množstvo, ale vzťah medzi silou a rýchlosťou môžete určiť iba od prípadu k prípadu. Je to preto, že hodnota sily, ktorú musíte zapojiť do rovnice týkajúcej sa sily a rýchlosti, závisí od hmotnosti automobilu a od toho, ako rýchlo sa vozidlo zrýchľuje. Toto sú premenné. Na ilustráciu si ukážeme príklad s kupé Maserati GranTurismo v roku 2017, ktorá má pohotovostnú hmotnosť 4 145 kg. a motor V8, ktorý vyvíja 454 koní.
Na meranie sily - alebo ťahu - musíte najskôr nájsť hmotnosť automobilu. Keď ho vážite, skutočne nezískate hmotnosť, ale hmotnosť, ktorá je hmotnosťou vynásobenou zrýchlením v dôsledku gravitácie, ktorá je 32 / stopy / sekundu2, Ak meriate hmotnosť v librách, vydelte toto číslo 32 stôp / sekundu2 na získanie hmotnosti v jednotkách nazývaných slimáci. Hmotnosť našich Maserati je asi 130 slimákov.
Teraz je čas urobiť skúšku zrýchlenia, aby sa zistilo, ako dlho trvá, kým auto dosiahne rýchlosť 60 km / h od zastavenia. Preveďte túto konečnú rýchlosť na stopy / sekundu a vydelte ju časom, ktorý bol potrebný na dosiahnutie tejto rýchlosti. To vám dáva priemernú akceleráciu. Teraz máte všetko, čo potrebujete k nájdeniu ťahu vyvinutého motorom, pretože podľa Newtonovho druhého zákona sila (ťah) = hromadné zrýchlenie.
Akceleračné testy vykonané na prístroji Maserati GranTurismo v roku 2017 potvrdzujú, že dokáže zrýchliť z 0 na 60 míľ za hodinu (88 stôp za sekundu) za približne 5 sekúnd. Ak vydelíme maximálnu rýchlosť v stopách za sekundu 5 sekundami, dostaneme priemerné zrýchlenie 17,6 stôp za sekundu2, To znamená, že motor sa vyvíja (130 slugov • 17,6 ft / s2) = 2 288 libier ťahu na plný plyn.
Vzťah konských síl k rýchlosti
Poznáte výkon motora a teraz viete ťah, takže môžete vypočítať rýchlosť, ktorou bude auto jazdiť pomocou vzťahu: rýchlosť = sila / sila. Aby sme dospeli k odpovedi, poznamenávame, že 1 konský výkon = 550 ft.lb./s a motor vyvíja 454 HP, čo je 249 700 ft.lb./s. Vydeľujeme to ťahom vypočítaným pri skúške zrýchlením. Preto by Maserati GranTurismo malo byť schopné cestovať rýchlosťou 109 stôp za sekundu alebo o niečo viac ako 74 míľ za hodinu, pričom by sa vyvíjalo toto množstvo ťahu.
Maserati v skutočnosti môže cestovať rýchlejšie ako 74 míľ za hodinu; auto je známe ako jedno z najrýchlejších - ak nie najrýchlejších - automobilov na svete. Pri vývoji tejto sily však nebude vyvíjať svoju najvyššiu rýchlosť. Rýchlosť a sila sú v inverznom vzťahu, takže zníženie zrýchlenia, ktoré znižuje silu, ktorú musí motor vyvinúť, zvyšuje rýchlosť. Ak vlastníte Maserati a chcete vidieť, ako rýchlo to naozaj ide, buďte na škrtiacej klapke jemný.