Contente
Cavalos-força é uma unidade de potência e milhas por hora é uma unidade de velocidade. A física nos diz que potência e velocidade (ou velocidade) estão relacionadas pela equação Potência = Força • Velocidade. De acordo com essa relação, tudo o que precisamos saber é a força exercida sobre um corpo para poder converter entre seu poder e a velocidade que viaja. No entanto, a força, também conhecida como empuxo, nem sempre é fácil de determinar. Uma maneira de fazer isso é medir a massa dos objetos, fazer um teste de aceleração e aplicar a Segunda Lei de Newton.
O que é potência?
O termo "potência" foi introduzido por James Watt, um dos primeiros desenvolvedores do motor a vapor. Ele cunhou o termo para medir a potência de uma máquina ou a quantidade de trabalho que ela era capaz de realizar em um determinado período de tempo. Na física, o trabalho é a quantidade de força necessária para mover um objeto a uma certa distância. Com base em sua observação de cavalos, Watt definiu um cavalo-vapor como 33.000 libras-pé / minuto ou 550 libras-pé / segundo. No sistema métrico, a unidade de potência é o watt, cujo nome é Watt, e 1 cavalo-vapor é igual a 746 watts ou 0,746 quilowatts.
Força de medição
Você pode estar interessado em quão rápido um carro com um motor que desenvolve uma certa quantidade de potência pode ir, mas você só pode determinar a relação entre potência e velocidade caso a caso. Isso porque o valor da força que você precisa conectar à equação que relaciona potência e velocidade depende do peso do carro e da rapidez com que o carro acelera. Essas são variáveis. Para ilustrar, vamos fazer um exemplo com um cupê Maserati GranTurismo 2017, que tem um peso médio de 4.145 libras. e um motor V8 que desenvolve 454 cavalos de potência.
Para medir a força - ou o impulso - você primeiro precisa encontrar a massa do carro. Quando você pesa, na verdade você não obtém a massa, mas o peso, que é a massa multiplicada pela aceleração devido à gravidade, que é de 32 / pés / segundo2. Se você medir o peso em libras, divida esse número por 32 pés / segundo2 para obter a massa em unidades chamadas lesmas. A massa de nossos Maserati é de cerca de 130 lesmas.
Agora é hora de fazer um teste de aceleração para descobrir quanto tempo leva para o carro atingir uma velocidade de 100 quilômetros por hora, parado. Converta essa velocidade final em pés / segundo e divida-a pelo tempo necessário para atingir essa velocidade. Isso lhe dá a aceleração média. Agora você tem tudo o que precisa para encontrar o impulso desenvolvido pelo motor porque, de acordo com a Segunda Lei de Newton, Força (Empuxo) = Massa • Aceleração.
Os testes de aceleração realizados no Maserati GranTurismo 2017 confirmam que ele pode acelerar de 0 a 100 milhas por hora (88 pés por segundo) em cerca de 5 segundos. Dividindo a velocidade máxima em pés por segundo por 5 segundos, obtemos uma aceleração média de 17,6 pés / segundo2. Isso significa que o motor se desenvolve (130 lesmas • 17,6 pés / s2) = 2.288 libras de empuxo na aceleração máxima.
Relacionando Cavalos-força à Velocidade
Você conhece a classificação de potência do motor e agora conhece o impulso, para poder calcular a velocidade que o carro viajará usando o relacionamento: Velocidade = Potência / Força. Para chegar a uma resposta, observamos que 1 cavalo-vapor = 550 ft.-lb./s, e o motor desenvolve 454 HP, que é 249.700 ft.-lb./s. Dividimos isso pelo impulso calculado no teste de aceleração. Consequentemente, o Maserati GranTurismo deve ser capaz de viajar a uma velocidade de 109 pés / segundo ou pouco mais de 74 milhas por hora enquanto desenvolve essa quantidade de empuxo.
Um Maserati, na verdade, pode viajar mais rápido que 74 milhas por hora; o carro é conhecido como um dos carros mais rápidos - se não os mais rápidos - do mundo. Porém, ele não desenvolve sua velocidade máxima enquanto desenvolve essa quantidade de impulso. Velocidade e força estão em uma relação inversa, portanto, reduzir a aceleração, que reduz a força que o motor precisa exercer, aumenta a velocidade. Se você possui um Maserati e deseja ver o quão rápido ele realmente é, seja cuidadoso com o acelerador.