Trochę fizyki

Gdybyś próbował podnieść jeden kilogram masy przymocowany do podłogi, z siłą jednego kilograma (lub 10 czy 50…), przyłożyłbyś siłę i zwydatkował energię, ale żadna praca nie zostałaby wykonana. Gdybyś odczepił masę od podłogi i przyłożył ilość siły odpowiednią do podniesienia masy na wysokość 1 metra, 1 kilogramo-metr pracy zostałby wykonany. Gdyby zajęło Ci to jedną minutę, wykonałbyś pracę w tempie 1-o kilogramo-metra na minutę. Gdyby zadanie zajęłoby Ci jedną sekundę, wykonałbyś prace w tempie 60-u kilogramo-metrów na minutę i tak dalej…

Pewien czas temu, pan zwany Watt (ten sam pan, który wymyślił silnik parowy) zaobserwował, że typowy koń z jego czasów był w stanie unieść 550 funtów masy na odległość jednej stopy w czasie jednej sekundy. Dlatego też wykonywał on prace w tempie 550 funto-stóp na sekundę, lub jak kto woli, 33000 funto-stóp (przejdź do kalkulatora motoryzacyjnego) na minutę przez mniej więcej 8 godzin dziennie. Następnie Watt opublikował te rewelacje i uznał, że 33000 funto-stóp na minutę równa się mocy jednego konia mechanicznego. Wszyscy się z nim zgodzili i od tamtej pory do opisu mocy silnika używamy miary konia… mechanicznego.

Dla celów tej dyskusji musimy umieć mierzyć siłę pochodzącą z obracających się obiektów takich jak wał korbowy. Użyjemy do tego celu terminu definiującego siłę obrotową tzn. funto-stopy momentu obrotowego. Funto-stopa momentu obrotowego jest to siła skręcająca potrzebna do podtrzymania masy jednego funta na bezmasowym, poziomym ramieniu w odległości jednej stopy od punktu zaczepienia.

W tym momencie ważne jest, aby zrozumieć, że nikt na Ziemi nie mierzy mocy silników. To co jest mierzone na hamowni to moment obrotowy – wyrażany w Stanach Zjednoczonych w funto-stopach, a w Europie w Niutonometrach. Następnie obliczana jest moc poprzez zamianę siły obrotowej momentu obrotowego działającej w danym czasie, na jednostki mocy.

Wyobraźmy sobie teraz masę jednego funta, oddaloną o jedną stopę od punktu zaczepienia na ramieniu nie posiadającym masy. Gdy wykonamy obrót tej masy o jedno pełne koło przeciwko oporowi jednego funta, przesuniemy ją o 6,2832 stopy (Pi x okrąg o średnicy 2 stóp) i wykonamy pracę wynoszącą 6,2832 funto-stóp.

Pamiętasz Watta? Powiedział, że 33000 funto-stóp pracy na minutę równa się jednemu koniowi mechanicznemu. Gdy podzielimy to przez 6,2832 funto-stóp pracy, które wykonaliśmy podczas jednego pełnego obrotu dojdziemy do wniosku, że 1 funto-stopa momentu obrotowego przy 5252 obr. / min równa się 33000 funto-stóp pracy na minutę i równa się jednemu koniowi mechanicznemu. Gdybyś obracali tą masę z prędkością 2626 obr. / min równałoby się to 1/2 konia mechanicznego. Stąd właśnie wynika wzór na obliczanie Mocy z Momentu obrotowego:

 

 

          moc* = (moment obrotowy** x obroty na minutę) / 5252
          * moc wyrażona w koniach mechanicznych (HP)
          ** moment obrotowy wyrażony w funto-stopach (ft lbf)

 
Przejdź do kalkulatora samochodowego, aby zamienić jednostki.

Czytaj dalej: 1 2 3 4 »»