Hästkrafter är en kraftenhet, och mil per timme är en hastighetsenhet. Fysiken berättar för oss att kraft och hastighet (eller hastighet) är relaterade till ekvationen Power = Force • Velocity. Enligt detta förhållande är allt vi behöver veta den kraft som utövas på en kropp för att kunna omvandla mellan sin kraft och den hastighet den färdas. Kraft, även känd som dragkraft, är emellertid inte alltid lätt att bestämma. Ett sätt att göra det är att mäta objektets massa, göra ett accelerationstest och tillämpa Newtons andra lag.
Vad är hästkrafter?
Termen "hästkrafter" introducerades av James Watt, en tidig utvecklare av ångmotorn. Han myntade termen för att mäta kraften hos en maskin, eller hur mycket arbete det kunde göra under en viss tid. I fysiken är arbetet den mängd kraft som krävs för att flytta ett objekt ett visst avstånd. Baserat på hans observation av hästar definierade Watt en hästkraft som 33.000 fot-pund /minut, eller 550 fot-pund /sekund. I det metriska systemet är kraftenheten watt, som kallas Watt, och 1 hk är lika med 746 watt eller 0,746 kilowatt.
Mätkraft
Du kanske är intresserad av hur fort en bil med en motor som utvecklar en viss hästkraft kan gå, men du kan bara bestämma förhållandet mellan kraft och hastighet från fall till fall. Det beror på att värdet för kraft som du behöver plugga in i ekvationen som gäller kraft och hastighet beror på bilens vikt och hur snabbt bilen accelererar. Dessa är variabler. För att illustrera, låt oss göra ett exempel med en 2017 Maserati GranTurismo kupé, som har en vikt på 4 145 kg. och en V8-motor som utvecklar 454 hästkrafter.
För att mäta kraft - eller drivkraft - måste du först hitta bilens massa. När du väger det får du inte massan, men vikten, vilken är massan multiplicerad med accelerationen på grund av gravitationen, vilket är 32 /fot /sekund 2. Om du mäter vikten i pund, dividerar du det med 32 fot /sekund 2 för att få massan i enheter som kallas sniglar. Massan av vår Maserati är ca 130 slalar. Nu är det dags att göra ett accelerationstest för att ta reda på hur länge det tar bilen att nå en hastighet på 60 miles per timme från stillastående. Konvertera den slutliga hastigheten till fötter /sekund och dela den vid den tidpunkt det tog för att uppnå den hastigheten. Det ger dig en genomsnittlig acceleration. Nu har du allt du behöver för att hitta den drivkraft som utvecklats av motorn, eftersom enligt Newtons andra lag, Force (Thrust) = Mass • Acceleration. Accelerationstester utförda i 2017 Maserati GranTurismo bekräftar att den kan accelerera från 0 till 60 miles per timme (88 fot per sekund) på ca 5 sekunder. Delar maxhastigheten i fot per sekund med 5 sekunder, vi får en genomsnittlig acceleration på 17,6 fot /sekund 2. Det betyder att motorn utvecklas (130 slätar • 17,6 ft /s 2) = 2 288 pund av tryckkraft vid full gas. Förhållande hästkrafter till hastighet Du vet hästkraftsvärdet för motor, och nu känner du trycket, så du kan beräkna hastigheten som bilen ska resa med relationen: Speed = Power /Force. För att komma fram till ett svar noterar vi att den 1 Hästkraften = 550 ft.lb./s, och motorn utvecklar 454 HP, vilket är 249.700 ft.lb./s. Vi delar upp det med det tryck som beräknas i accelerationstestet. Maserati GranTurismo bör därför kunna färdas med en hastighet av 109 fot /sekund, eller lite över 74 miles per timme, samtidigt som man utvecklar denna mängd dragkraft. En Maserati kan faktiskt resa snabbare än 74 miles per timme; bilen är känd som en av de snabbaste - om inte de snabbaste - bilarna i världen. Det kommer dock inte att utveckla sin högsta hastighet när man utvecklar den där kraften. Hastighet och kraft är i ett omvänd förhållande, vilket reducerar accelerationen, vilket minskar kraften som motorn behöver utöva, ökar hastigheten. Om du äger en Maserati, och du vill se hur fort det verkligen går, var försiktig på gasen.
