Що таке кінська сила?

Ми згадуємо його кожен день, говорячи про 60-ваттовых лампочки освітлення.
Варіанти визначень кінської сили

У більшості європейських країн, у тому числі в Росії[1], кінська сила визначається як 75 кгс·м/с, тобто, як потужність, достатня для підняття вантажу масою 75 кг на висоту 1 метр за 1 секунду[2]. В такому випадку 1 л. с. становить рівно 735,49875 Вт, що іноді називають метричної кінською силою (позначення ньому. PS, фр. ch, нід. pk), хоча вона не входить в метричну систему одиниць.
У США і Великобританії заходів в автомобільній галузі частіше досі прирівнюють кінські сили до 745,69987158227022 Вт (позначення англ. hp[3]), що дорівнює 1,013869665424 метричної кінської сили.
В США також використовується електрична кінська сила і котлова кінська сила (використовуються в промисловості та енергетиці).
[ред.] Співвідношення

Назва Формула Потужність у ватах
Метрична кінська сила ≡ 75 кгс·м/с = 735,49875 Вт (точно)
Механічна кінська сила ≡ 33 000 фут·lbf/хв
= 550 фут·lbf/с
= 745,6999 Вт
Електрична кінська сила ≡ 746 Вт
Котлова кінська сила ≡ 33 475 BTU/ч = 9809,5 Вт
Для обчислення потужності двигуна в кіловатах слід використовувати співвідношення 1 кВт = 1,3596 л. с.

Історія розповідає, що Ват працював з поні, піднімаючи вугілля з шахти, і захотів визначити силові характеристики цих тварин. Він визначив, що одна поні в середньому робить 22,000 фут-фунтів роботи за 1 хв. Потім він збільшив це значення на 50% і отримав значення 33,000 фут-фунт роботи. Саме ця довільно обрана одиниця роботи пройшла через століття до наших днів і тепер використовується стосовно до машин, электропилам і навіть пилососів.

Що означає 1 л. с.: Ват міркував, що один кінь може робити 33,000 фут-фунт роботи кожну хвилину. Один кінь в середньому може піднімати в перекладі на звичні для нас одиниці виміру 150 кг вугілля з 30 м за 1 хв, або 15 кг з 300 м за 1 хв, або 1500 кг до 3 м за 1 хв. Всього має бути 4500 кг-м за 1 хв.

Ви можете піти далі і прорахувати, що кінь не зможе зрушити 15000 кг на 30 см за 1 хв. Можна спробувати змусити кінь зрушити 1,5 кг на 3000 м за одну хв, що дорівнює швидкості 180 км/год, що неможливо для коня. Але ця задача легко вирішується за допомогою системи блоків. Таким чином, можна створити систему блоків, що дозволяє коні рухатися з комфортною швидкістю і прийнятним зусиллям незалежно від ваги у відрі.

Одна л. с. переводиться в інші одиниці виміру:
Британська 1 л. с. = 746 Ват. Якщо взяти одну кінь з потужністю 1 л. с. і поставити її на барабан, то вона зможе приводити в дію генератор, який виробляє 746 Ват. У міжнародній класифікації традиційна кінська сила — це 736 Ват або 75 кг. м/с.

1 британська л. с. в годину видає 2,545 BTU (British thermal units). Якщо взяти 746 Ватт і подавати їх на електричний нагрівач протягом години, ми зробимо 2,545 BTU (де BTU – кількість енергії, необхідне для нагрівання 1 фунта води на 1 градус Фаренгейта за годину).

1 BTU = 1,055 Джоуля, або 252 р-калорій або 0.252 харчових калорій. Кінь, що виробляє 1 л. с., спалює 641 калорії в годину.

Вимірювання потужності
Якщо ми хочемо виміряти потужність автомобіля, ми повинні відправитися на потужностний стенд. Мощностной стенд дає навантаження на двигун і вимірює потужність, яку розвиває двигун проти зовнішнього навантаження.

Ви легко можете уявити, як працює потужностний стенд: Ви заводите двигун на місці, ставите нейтральну передачу і топіть педаль газу в підлогу. Без обмежувача оборотів двигун розкрутився так швидко, що в результаті стався б вибух. А це погано, тому при вимірі на стенді Ви подаєте навантаження на працюючий на повну потужність двигун і вимірюєте, з яким навантаженням двигун справляється на різних швидкостях. Ви можете закріпити двигун до мощностному стенду, дати повний газ і дати навантаження, при якій двигун буде перебувати на 7000 об/хв. Ви записуєте, який вантаж був максимальним для двигуна на цих обертах. Далі можна додати ще навантаження і змусити двигун опуститися до 6,500 об/хв. Записуємо цю навантаження. Тепер ще більше збільшуємо навантаження, щоб двигун працював на 6,000 об/хв і т. д. Те ж саме можна почати з холостих обертів і рухатися вгору. Насправді потужності стенди вимірюють крутний момент (у фунтах-футах або звично нам Ньютон-метр), а щоб перевести крутний момент в потужність, його просто множать на оберти (об/хв) /5,252.

Крутний момент
Уявіть, що у Вас в руках великий гайковий ключ з ручкою 0,5 м, і Ви прикладаєте зусилля 20 Ньютонів. Ви прикладаєте обертає силу або обертовий момент 10 Нм до болта. Ті ж 10 Нм можна отримати, прикладаючи зусилля n 2 до плеча 5 м або 200Н до плеча 5 див.

Аналогічно, якщо ми прикріплюємо вал двигуна, двигун прикладає крутний момент на валу. Мощностной стенд вимірює цей крутний момент.

Кінські сили у спортивних машинах
«Спортивна машина» – це машина володіє великою потужністю при малій вазі. Справа в тому, що чим більше вага машини, тим більше потужність потрібна для її прискорення. Для даної потужності для досягнення максимального прискорення треба знижувати вагу машини.

Таблиця нижче наводить характеристики спортивних машини (і звичайних для порівняння).

Потужність Вага (фунти) Потужність: Вага 0-60 миль/год (з) Ціна в США
Dodge Viper 450 3,320 0.136 4.1,000
Ferrari 355 F1 375 2,975 0.126 4.6 4,000
Shelby Series 1 320 2,650 0.121 4.4 8,000
Lotus Esprit V8 350 3,045 0.115 4.4,000
Chevrolet Corvette 345 3,245 0.106 4.8,000
Porsche Carrera 300 2,900 0.103 5.0,000
Mitsubishi 3000GT twin-turbo 320 3,740 0.086 5.8,000
Ford Escort 110 2,470 0.045 10.9,000

Ви бачите чітку зв'язок між співвідношенням потужність-вага і часом прискорення 0-60, більш високе співвідношення характерно для більш швидкої машини. Цікаво, але зв'язок між ціною та швидкістю не настільки очевидна. Viper в даній таблиці виглядає дуже привабливим вкладанням в потужність!

Якщо Вам потрібна швидка машина, то звертайте увагу на співвідношення потужності до ваги. Потрібна максимальна потужність і мінімальний вагу. Тому, щоб їздити швидко, приберіть зайві предмети з багажника.