เนื้อหา
แรงม้าเป็นหน่วยของพลังงานและไมล์ต่อชั่วโมงเป็นหน่วยของความเร็ว ฟิสิกส์บอกเราว่ากำลังและความเร็ว (หรือความเร็ว) สัมพันธ์กันด้วยสมการกำลัง = แรง•ความเร็ว ตามความสัมพันธ์นี้สิ่งที่เราต้องรู้ก็คือแรงที่กระทำต่อร่างกายเพื่อให้สามารถแปลงระหว่างกำลังและความเร็วที่เคลื่อนที่ได้ อย่างไรก็ตามแรงที่รู้จักกันว่าแรงขับไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะตัดสิน วิธีหนึ่งที่จะทำคือการวัดมวลวัตถุทำการทดสอบความเร่งและใช้กฎข้อที่สองของนิวตัน
แรงม้าคืออะไร?
คำว่า "แรงม้า" ได้รับการแนะนำโดย James Watt ผู้พัฒนาเครื่องจักรไอน้ำรุ่นแรก เขาบัญญัติคำศัพท์เพื่อวัดพลังของเครื่องจักรหรือปริมาณงานที่สามารถทำได้ในเวลาที่กำหนด ในวิชาฟิสิกส์งานคือปริมาณของแรงที่ต้องใช้ในการเคลื่อนย้ายวัตถุในระยะที่กำหนด จากการสังเกตของเขาเกี่ยวกับม้าวัตต์ได้กำหนดแรงม้าหนึ่งแรงม้าไว้ที่ 33,000 ฟุต - ปอนด์ / นาทีหรือ 550 ฟุต - ปอนด์ / วินาที ในระบบเมตริกหน่วยพลังงานคือวัตต์ซึ่งตั้งชื่อตามวัตต์และ 1 แรงม้าเท่ากับ 746 วัตต์หรือ 0.746 กิโลวัตต์
กำลังวัด
คุณอาจสนใจว่ารถที่มีเครื่องยนต์ที่พัฒนาแรงม้าจำนวนหนึ่งสามารถขับได้เร็วแค่ไหน แต่คุณสามารถกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างกำลังกับความเร็วได้เป็นกรณีไป นั่นเป็นเพราะค่าของแรงที่คุณต้องใช้ในการเชื่อมต่อกับสมการกำลังและความเร็วขึ้นอยู่กับน้ำหนักของรถรวมถึงความเร็วของรถที่เร่งความเร็ว นี่คือตัวแปร เพื่ออธิบายให้ทำตัวอย่างด้วยรถเก๋ง Maserati GranTurismo 2017 ซึ่งมีน้ำหนัก จำกัด 4,145 ปอนด์ และเครื่องยนต์ V8 ที่พัฒนา 454 แรงม้า
ในการวัดแรง - หรือแรงผลัก - ก่อนอื่นคุณต้องหามวลของรถยนต์ เมื่อคุณชั่งน้ำหนักคุณจะไม่ได้มวล แต่น้ำหนักซึ่งเป็นมวลคูณด้วยความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็น 32 / ฟุต / วินาที2. หากคุณวัดน้ำหนักเป็นปอนด์ให้หารตัวเลขนั้นด้วย 32 ฟุต / วินาที2 เพื่อรับมวลในหน่วยที่เรียกว่าตัวบุ้ง มวลของมาเซราติของเรานั้นมีกระสุนประมาณ 130 ตัว
ตอนนี้ถึงเวลาทำการทดสอบการเร่งความเร็วเพื่อหาระยะเวลาที่รถใช้เพื่อไปถึงความเร็ว 60 ไมล์ต่อชั่วโมงจากการหยุดนิ่ง แปลงความเร็วสุดท้ายนั้นเป็นฟุต / วินาทีและหารด้วยเวลาที่ใช้เพื่อให้ได้ความเร็วนั้น ที่ให้ความเร่งเฉลี่ยกับคุณ ตอนนี้คุณมีทุกสิ่งที่คุณต้องการในการค้นหาแรงขับที่พัฒนาโดยเครื่องยนต์เนื่องจากตามกฎข้อที่สองของนิวตันแรง (แรงขับ) = มวล•การเร่งความเร็ว
การทดสอบการเร่งความเร็วของ Maserati GranTurismo 2017 นั้นยืนยันว่าสามารถเร่งความเร็วได้ตั้งแต่ 0 ถึง 60 ไมล์ต่อชั่วโมง (88 ฟุตต่อวินาที) ในเวลาประมาณ 5 วินาที หารความเร็วสูงสุดเป็นฟุตต่อวินาที 5 วินาทีเราจะได้รับความเร่งเฉลี่ย 17.6 ฟุต / วินาที2. นั่นหมายถึงเครื่องยนต์พัฒนา (130 ตัวถัง• 17.6 ft / s2) = 2,288 ปอนด์ของแรงขับแบบเต็มกำลัง
ความสัมพันธ์แรงม้ากับความเร็ว
คุณรู้อัตราแรงม้าของเครื่องยนต์และตอนนี้คุณรู้แรงผลักดันเพื่อให้คุณสามารถคำนวณความเร็วของรถที่จะเดินทางโดยใช้ความสัมพันธ์: Speed = Power / Force เพื่อให้ได้คำตอบเราทราบว่า 1 แรงม้า = 550 ft.-lb./s และเครื่องยนต์พัฒนา 454 HP ซึ่งเป็น 249,700 ft.-lb./s เราหารด้วยแรงผลักดันที่คำนวณในการทดสอบความเร่ง ดังนั้น Maserati GranTurismo ควรจะสามารถเดินทางด้วยความเร็ว 109 ฟุต / วินาทีหรือน้อยกว่า 74 ไมล์ต่อชั่วโมงในขณะที่พัฒนาแรงขับนั้น
Maserati สามารถเดินทางได้เร็วกว่า 74 ไมล์ต่อชั่วโมง รถเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นหนึ่งในรถที่เร็วที่สุด - ถ้าไม่ใช่รถที่เร็วที่สุดในโลก มันไม่พัฒนาความเร็วสูงสุดในขณะที่พัฒนาแรงขับจำนวนนั้น ความเร็วและแรงนั้นมีความสัมพันธ์แบบผกผันดังนั้นการลดความเร็วจะลดแรงที่เครื่องยนต์ต้องการออกแรงเพิ่มความเร็ว หากคุณเป็นเจ้าของมาเซราติและต้องการดูว่ามันไปได้เร็วแค่ไหนจงอ่อนโยนกับคันเร่ง