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Pferdestärke ist eine Einheit der Leistung und Meilen pro Stunde ist eine Einheit der Geschwindigkeit. Die Physik sagt uns, dass Kraft und Geschwindigkeit (oder Geschwindigkeit) durch die Gleichung Kraft = Kraft • Geschwindigkeit zusammenhängen. Nach dieser Beziehung müssen wir nur die Kraft kennen, die auf einen Körper ausgeübt wird, um zwischen seiner Kraft und der Geschwindigkeit, mit der er sich fortbewegt, umwandeln zu können. Die Kraft, auch Schub genannt, ist jedoch nicht immer leicht zu bestimmen. Eine Möglichkeit besteht darin, die Masse des Objekts zu messen, einen Beschleunigungstest durchzuführen und das zweite Newtonsche Gesetz anzuwenden.
Was ist Pferdestärke?
Der Begriff "PS" wurde von James Watt, einem frühen Entwickler der Dampfmaschine, eingeführt. Er prägte den Begriff, um die Leistung einer Maschine oder die Arbeitsmenge zu messen, die sie in einer bestimmten Zeit erledigen konnte. In der Physik ist Arbeit die Kraft, die erforderlich ist, um ein Objekt um eine bestimmte Entfernung zu bewegen. Basierend auf seiner Beobachtung von Pferden definierte Watt eine Pferdestärke als 33.000 Fuß-Pfund / Minute oder 550 Fuß-Pfund / Sekunde. Im metrischen System ist die Leistungseinheit das Watt, das nach Watt benannt ist, und 1 Pferdestärke entspricht 746 Watt oder 0,746 Kilowatt.
Kraft messen
Vielleicht interessiert Sie, wie schnell ein Auto mit einem Motor mit einer bestimmten Leistung sein kann, aber Sie können das Verhältnis zwischen Leistung und Geschwindigkeit nur von Fall zu Fall bestimmen. Das liegt daran, dass der Wert für die Kraft, den Sie in die Gleichung für Leistung und Geschwindigkeit einfügen müssen, vom Gewicht des Autos sowie von der Geschwindigkeit abhängt, mit der das Auto beschleunigt. Dies sind Variablen. Lassen Sie uns zur Veranschaulichung ein Beispiel mit einem 2017er Maserati GranTurismo Coupé machen, das ein Leergewicht von 4,145 lbs hat. und ein V8-Motor, der 454 PS entwickelt.
Um die Kraft oder den Schub zu messen, muss zuerst die Masse des Autos ermittelt werden. Wenn Sie es wiegen, erhalten Sie nicht die Masse, sondern das Gewicht, das die Masse multipliziert mit der Erdbeschleunigung von 32 / Fuß / Sekunde ist2. Wenn Sie das Gewicht in Pfund messen, teilen Sie diese Zahl durch 32 Fuß / Sekunde2 um die Masse in Einheiten zu erhalten, die Schnecken genannt werden. Die Masse unserer Maserati beträgt ca. 130 Stück.
Jetzt ist es Zeit, einen Beschleunigungstest durchzuführen, um herauszufinden, wie lange es dauert, bis das Auto aus dem Stand eine Geschwindigkeit von 60 Meilen pro Stunde erreicht. Wandeln Sie diese Endgeschwindigkeit in Fuß / Sekunde um und teilen Sie sie durch die Zeit, die benötigt wurde, um diese Geschwindigkeit zu erreichen. Das gibt Ihnen die durchschnittliche Beschleunigung. Jetzt haben Sie alles, was Sie brauchen, um den vom Motor entwickelten Schub zu finden, denn laut Newtons zweitem Gesetz ist Kraft (Schub) = Masse • Beschleunigung.
Mit dem 2017 Maserati GranTurismo durchgeführte Beschleunigungstests bestätigen, dass er in etwa 5 Sekunden von 0 auf 60 Meilen pro Stunde (88 Fuß pro Sekunde) beschleunigen kann. Wenn Sie die maximale Geschwindigkeit in Fuß pro Sekunde durch 5 Sekunden dividieren, erhalten Sie eine durchschnittliche Beschleunigung von 17,6 Fuß pro Sekunde2. Das heißt, der Motor entwickelt (130 Geschosse • 17,6 ft / s)2) = 2,288 Pfund Schub bei Vollgas.
Verhältnis von PS zu Geschwindigkeit
Sie kennen die PS-Leistung des Motors und wissen jetzt, wie viel Druck das Auto ausübt, sodass Sie die Geschwindigkeit berechnen können, mit der das Auto fährt. Die Beziehung lautet: Geschwindigkeit = Leistung / Kraft. Um zu einer Antwort zu gelangen, stellen wir fest, dass 1 Pferdestärke = 550 ft.-lb./s und der Motor 454 PS entwickelt, was 249.700 ft.-lb./s entspricht. Wir dividieren dies durch den Schub, der im Beschleunigungstest berechnet wurde. Dementsprechend sollte der Maserati GranTurismo in der Lage sein, mit einer Geschwindigkeit von 109 Fuß / Sekunde oder etwas mehr als 74 Meilen pro Stunde zu fahren, während er diese Schubkraft entwickelt.
Ein Maserati kann tatsächlich schneller als 74 Meilen pro Stunde reisen; Das Auto gilt als eines der schnellsten - wenn nicht sogar als das schnellste - Auto der Welt. Es wird jedoch nicht seine Höchstgeschwindigkeit entwickeln, während es diesen Schub entwickelt. Geschwindigkeit und Kraft stehen in einem umgekehrten Verhältnis, sodass eine Verringerung der Beschleunigung, die die vom Motor benötigte Kraft verringert, die Geschwindigkeit erhöht. Wenn Sie einen Maserati besitzen und sehen möchten, wie schnell er wirklich fährt, sollten Sie vorsichtig mit dem Gas sein.