howstuffworks

Sunt șanse să fi auzit despre puterea de cai. Aproape fiecare anunț de mașină de pe televizor îl menționează, oamenii care vorbesc despre mașinile lor vorbesc despre cuvânt și chiar și cele mai multe mașini de tuns iarba au un autocolant mare pe care să vă spună calificarea pe cai putere.

Dar ce este puterea și ce înseamnă calificarea la putere ca performanță? În acest articol, veți afla exact ce este puterea și cum o puteți aplica în viața de zi cu zi.

Termenul putere a fost inventat de inginerul James Watt. Watt a trăit din 1736 până în 1819 și este cel mai faimos pentru munca sa de îmbunătățire a performanței motoarelor cu aburi. De asemenea, ni se aduce aminte de el în fiecare zi când vorbim despre becuri de 60 de wați.

Povestea spune că Watt lucra cu ponei care ridicau cărbune la o mină de cărbune și că dorea o modalitate de a vorbi despre puterea disponibilă de la unul dintre aceste animale. El a descoperit că, în medie, un ponei de mină ar putea lucra până la 22.000 de lire sterline într-un minut. Apoi a crescut acest număr cu 50 la sută și a stabilit măsurarea puterii la 33.000 de lire sterline de lucru într-un minut. Acea unitate de măsură arbitrară care a coborât de-a lungul secolelor și care apare acum pe mașina dvs., pe mașina dvs. de tuns iarba, pe ferăstrăul cu lanț și chiar în unele cazuri pe aspiratorul dvs.

Ceea ce înseamnă puterea este aceasta: după părerea lui Watt, un cal poate lucra 33.000 de lire sterline în fiecare minut. Deci, imaginați-vă un cal care ridică cărbune dintr-o mină de cărbune așa cum se arată mai sus. Un cal care exercită 1 cai putere poate ridica 330 de kilograme de cărbune 100 de picioare într-un minut, sau 33 de kilograme de cărbune 1.000 de picioare într-un minut, sau 1.000 de lire sterline 33 de picioare într-un minut. Puteți compune orice combinație de picioare și kilograme doriți. Atâta timp cât produsul este de 33.000 de lire sterline într-un minut, aveți o putere.

Probabil vă puteți imagina că nu ați dori să încărcați 33.000 de kilograme de cărbune în găleată și să cereți calului să-l mute 1 picior într-un minut, deoarece calul nu ar putea muta o încărcătură atât de mare. Vă puteți imagina, de asemenea, că nu ați dori să puneți 1 kilogram de cărbune în găleată și să cereți calului să alerge 33.000 de picioare într-un minut, deoarece asta se traduce prin 375 mile pe oră și caii nu pot alerga atât de repede. Cu toate acestea, dacă ați citit Cum funcționează un bloc și o abordare, știți că cu un bloc și o abordare puteți schimba cu ușurință greutatea percepută pentru distanță folosind un aranjament de scripete. Așadar, puteți crea un sistem de blocare și abordare care pune o greutate confortabilă pe cal la o viteză confortabilă, indiferent cât de multă greutate este de fapt în găleată.

Puterea de cai poate fi convertită și în alte unități. De exemplu:

  • 1 cai putere este echivalent cu 746 wați. Deci, dacă ați lua un cal de 1 cai putere și l-ați pune pe o bandă de alergat, ar putea funcționa un generator producând un continuu de 746 de wați.
  • 1 cai putere (pe parcursul unei ore) este echivalent cu 2.545 BTU (unități termice britanice). Dacă ați lua acel 746 de wați și l-ați trece printr-un încălzitor electric timp de o oră, acesta ar produce 2.545 BTU (în cazul în care un BTU este cantitatea de energie necesară pentru a crește temperatura de 1 kilogram de apă cu 1 grade F).
  • Un BTU este egal cu 1.055 jouli sau 252 grame-calorii sau 0.252 calorii alimentare. Probabil, un cal care produce 1 cai ar arde 641 de calorii într-o oră dacă ar fi eficient la sută la sută.

În acest articol, veți afla totul despre puterea de cai și ce înseamnă în legătură cu mașinile.

Dacă doriți să cunoașteți puterea unui motor, conectați motorul la un motor dinamometru. Un dinamometru plasează o sarcină pe motor și măsoară cantitatea de putere pe care motorul o poate produce împotriva sarcinii.

În mod similar, dacă atașați un arbore la un motor, motorul poate aplica cuplu la arbore. Un dinamometru măsoară acest cuplu. Puteți converti cu ușurință cuplul în cai putere multiplicând cuplul cu rpm/5.252.

Puteți să vă faceți o idee despre modul în care funcționează un dinamometru în felul următor: Imaginați-vă că porniți un motor de mașină, îl puneți în poziția neutră și îl podeați. Motorul ar funcționa atât de repede încât ar exploda. Nu este bine, așa că pe un dinamometru aplicați o sarcină motorului cu podea și măsurați sarcina pe care motorul o poate suporta la diferite turații ale motorului. S-ar putea să agățați un motor de un dinamometru, să-l plasați și să folosiți dinamometrul pentru a aplica o sarcină suficientă motorului pentru a-l menține la, să zicem, 7.000 rpm. Înregistrați câtă sarcină poate suporta motorul. Apoi aplicați sarcină suplimentară pentru a reduce turația motorului la 6.500 rpm și înregistrați sarcina acolo. Apoi aplicați o sarcină suplimentară pentru a o reduce până la 6.000 rpm și așa mai departe. Puteți face același lucru începând cu 500 sau 1.000 rpm și mergând în sus. Ce măsoară de fapt dinamometrele este cuplul (în lire-picioare), iar pentru a converti cuplul în cai putere, multiplicați cuplul cu rpm/5.252.

Graficarea puterii

Dacă reprezentați puterea în funcție de valorile rpm pentru motor, ceea ce veți ajunge este un curba de cai putere pentru motor. O curbă tipică de cai putere pentru un motor de înaltă performanță ar putea arăta astfel (aceasta se întâmplă să fie curba pentru motorul de 300 cai putere al modelului Mitsubishi 3000 twin-turbo):

Ceea ce arată un grafic ca acesta este că orice motor are un putere de vârf -- o valoare rpm la care puterea disponibilă de la motor este la maxim. Un motor are și un cuplu maxim la o rotație specifică. Veți vedea adesea acest lucru exprimat într-o broșură sau o recenzie într-o revistă ca „320 CP @ 6500 rpm, cuplu 290 lb-ft @ 5000 rpm” (cifrele pentru seria Shelby 1 din 1999). Când oamenii spun că un motor are „un cuplu redus”, ceea ce înseamnă este că cuplul de vârf are loc la o rotație destul de scăzută, cum ar fi 2.000 sau 3.000 rpm.

Un alt lucru pe care îl puteți vedea din curba de putere a unei mașini este locul în care motorul are putere maximă. Când încercați să accelerați rapid, doriți să încercați să țineți motorul aproape de punctul său maxim de cai putere pe curbă. De aceea, de multe ori coborâți în jos pentru a accelera - prin descreștere, creșteți rpm-ul motorului, ceea ce de obicei vă apropie de punctul de vârf de putere pe curbă. Dacă doriți să vă „lansați” mașina de la un semafor, în mod obișnuit ar trebui să rotiți motorul pentru a obține motorul exact la turația maximă de cai putere și apoi să eliberați ambreiajul pentru a arunca puterea maximă pe anvelope.

Unul dintre domeniile în care oamenii vorbesc cel mai mult despre putere este în zona mașinilor performante. În secțiunea următoare, vom vorbi despre conexiunea de acolo.

Imaginați-vă că aveți o cheie cu soclu mare, cu un mâner lung de 2 metri, și aplicați 50 de kilograme de forță mânerului respectiv de 2 metri. Ceea ce faceți este să aplicați un cuplu sau o forță de rotire de 100 de lire-picioare (50 de lire pe un mâner lung de 2 picioare) la șurub. Ai putea obține același cuplu de 100 de lire-picioare aplicând 1 lira de forță la capătul unui mâner de 100 de picioare sau 100 de kilograme de forță unui mâner de 1 picioare.