È ovunque. È affisso negli spot televisivi, urlato ai raduni automobilistici e persino schiaffeggiato sulla fiancata di un tosaerba. potenza. Questo è il numero che tutti inseguono. Ma sai davvero cosa significa questo? Se chiedi quanta potenza genera un vero cavallo, scoprirai che la risposta è lontana da ciò che immagini.
James Watt e l’eredità della macchina a vapore
Questo termine non è venuto fuori dal nulla. Il nome deriva da James Watt, un ingegnere scozzese che visse dal 1736 al 1819. Anche se potresti conoscere il suo nome dalle tue lampadine (le lampadine da 60 watt erano un oggetto domestico standard), la sua vera fama era quella di migliorare l’efficienza dei motori a vapore. Aveva bisogno di un modo per vendere i suoi motori migliori. Angolo di marketing? Confrontateli con l’unica cosa, l’unica cosa che gli esseri umani possono capire.
Calcolo di 33.000 piedi-libbre
Quindi quanta potenza ha un cavallo? Tecnicamente, un cavallo equivale a 33.000 piedi per libbra di lavoro al minuto. Questa è la definizione ufficiale. Ma da dove viene questo strano numero?
Watt stava osservando i pony lavorare nelle miniere. Questi non sono cavalli da corsa. Stavano lavorando con i pony. Calcolò che un cavallo da tiro poteva sollevare 22.000 piedi libbre al minuto. Questo è un lavoro solido. Tuttavia, se vendesse motori con questa valutazione, la gente potrebbe pensare che il motore sia debole rispetto all’animale.
Quindi l’ha aumentato. Ha aggiunto il 50%.
22.000 volte 1,5 fa 33.000.
Ecco come è stato fissato il punto di riferimento. Questa non è una misurazione scientifica della produzione di picco di un cavallo. Questa era una strategia di marketing per far sembrare potente il motore a vapore. I veri cavalli possono produrre molta più potenza in un breve lasso di tempo. Ma che dire del lavoro prolungato nell’arco di una giornata? I numeri di Watt sono una scommessa sicura.
Perché gli appassionati sono ossessionati dai numeri
Gli appassionati di auto adorano questa statistica perché è quantificabile. Questo è il numero che promette velocità. Ma non è tutto. La coppia è importante. I rapporti del cambio contano. Il peso è importante. Ma la potenza rimane ancora il titolo principale. Questa è una metrica semplice. Questo è un adesivo sul tosaerba.
Ti dice tutto su come guida la tua auto? No. Ma ti dice quanto sta lavorando il motore. In un mondo guidato dalle specifiche, questo è sufficiente.
“La potenza è un’unità di potenza pari a 33.000 piedi-libbre al minuto.”
L’origine è chiara. Il calcolo è semplice. Il resto è solo rumore. Oppure lo è?
Questa unità di misura arbitraria esiste da secoli. Tutto è iniziato con un motore a vapore. Adesso è nella tua macchina. Anche nel tuo tosaerba. A volte anche un aspirapolvere.
I motori a vapore sono fondamentalmente una cosa del passato. tuttavia, le leggi della fisica non lo sono. Funzionano su tutti i motori del pianeta. A causa di questa coerenza, la potenza rimane un parametro utile.
Considera l’immagine originale. I cavalli da tiro estraggono il carbone dalla miniera. Un cavallo significa che un cavallo solleva una gamba e 33.000 libbre al minuto. O 33 libbre per 1000 piedi al minuto. O 1.000 libbre e 33 piedi al minuto. È un tasso di lavoro fisso.
La potenza può essere facilmente convertita in altre unità.
1 cavallo equivale a 746 watt. Immagina un cavallo su un tapis roulant. Gestisce un generatore. La potenza è costante di 746 watt.
Un cavallo equivale a 2.545 BTU all’ora. Unità termale britannica. Il riscaldatore elettrico funziona a 746 watt per 60 minuti. Ottieni 2.545 BTU. Una BTU riscalda 1 libbra di acqua di 1 grado Fahrenheit.
1 BTU equivale a 1.055 joule. O 252 grammi di calorie. O 0,252 calorie alimentari. Se un cavallo operasse al 100% di efficienza, brucerebbe 641 calorie all’ora.
Alcuni paesi utilizzano la potenza metrica. E’ un po’ diverso. Questa è la forza necessaria per sollevare un oggetto del peso di 75 kg all’altezza di 1 metro in un secondo. Una potenza metrica corrisponde a circa il 98,6% della potenza standard.
Misurazione della potenza con un dinamometro
Gli ingegneri devono misurare questa potenza. Usano un dinamometro. Il dispositivo carica il motore. Misura la potenza prodotta dal motore rispetto a quel carico.
In teoria, funziona così. Avviare il motore dell’auto. Mettilo in folle. Metti l’acceleratore sul pavimento. Il motore gira troppo velocemente. È esploso. I risultati non furono buoni.
Il dinamometro impedisce l’esplosione. Applica il carico a un motore a pavimento. Misurare il carico movimentato dal motore a diverse velocità.
Aggancia un motore a un banco prova. Mettilo a terra. Questa macchina fornisce una resistenza sufficiente per mantenere il motore in rotazione a 7.000 giri al minuto. Registrare il carico.
Aggiungi carico. Ridurre la velocità a 6500 giri/min. Registrare il carico.
Ridurre a 6000 giri/min. Registratelo.
Puoi iniziare con una piccola somma. 500 giri al minuto. 1000 giri al minuto. Fatti strada. Ciò fornisce il profilo di potenza totale del motore.
Un dinamometro misura effettivamente la coppia in piedi-libbra. Per ottenere la potenza, moltiplica la coppia per il numero di giri e dividi per 5.252.
Rappresentazione grafica della potenza
Tracciare la potenza media e il numero di giri. Si forma una curva. È la curva della potenza per quel motore
I motori ad alte prestazioni sembrano diversi. Prendiamo ad esempio il motore biturbo Mitsubishi 3000GT. Il motore da 300 cavalli ha una curva unica.
Questo diagramma descrive una storia semplice. Tutti i motori hanno un soffitto. Ad una certa velocità, la potenza raggiunge il massimo. Prima di quel punto, si sale. Dopo di ciò, cade. C’è anche un valore di coppia di picco, seduto a un numero di giri diverso.
Gli appassionati di auto lo vedono continuamente negli opuscoli e nelle recensioni di riviste. Prendiamo ad esempio la Shelby Serie 1 del 1999. Le specifiche dicono “320 CV a 6500 giri al minuto, 290 lb-ft di coppia a 5000 giri al minuto”. I numeri sono diversi. Punti diversi sulla curva.
Quando qualcuno elogia un motore per avere “molta coppia ai bassi regimi”, sta parlando di dove si verifica il picco. Quando la coppia massima viene generata a un basso numero di giri, come 2.000 o 3.000 giri, si può avvertire la reazione del motore a motore fermo. Non devi urlare per muoverti.
Cambiare marcia per aumentare la velocità
Consideriamo nuovamente la curva della potenza. Il punto più alto è dove il motore produce la massima potenza. Se vuoi accelerare forte, devi mantenere il motore vicino al suo picco.
Questa è la ragione meccanica per scalare la marcia. Quando si scala la marcia, la velocità del motore aumenta. Spostare il puntatore a destra sulla scala RPM. Idealmente, atterrare vicino alla potenza massima. Non è solo questione di rumore. Posizionare il motore in modo tale da fornire la massima potenza alle ruote.
Definire la svolta
In poche parole, la coppia è la forza di rotazione. La visualizzazione è più semplice con gli strumenti che con la matematica.
Pensa a una chiave a bussola con una maniglia da 2 piedi. Se si abbassa la testa con una forza di 50 libbre, il bullone verrà serrato a 100 libbre-piedi. (50 per 2 fa 100).
Puoi ottenere la stessa rotazione del piede da 100 libbre in qualsiasi altro modo. Stai usando una maniglia da 10 piedi? Hai solo bisogno di 10 libbre di forza. Utilizzare una maniglia da un piede? Devi spingere con 100 libbre. Il risultato è lo stesso. Gli sforzi cambiano. La distanza cambia. Il prodotto rimane lo stesso.
Dai motori a vapore alle auto ad alte prestazioni
L’auto può meritarsi l’etichetta “ad alte prestazioni” non solo per la sua elevata potenza, ma anche per il suo peso ridotto. La fisica è semplice. Una massa più grande richiede più forza per spostarla. Se la potenza è fissa, l’unico modo per massimizzare l’accelerazione è ridurre il peso.
Vedi i dettagli. I numeri non mentono.
| Modello | HP di picco | Peso (libbre) | Rapporto potenza:peso | 0-60 MPH (s) | Prezzo |
|---|---|---|---|---|---|
| Dodge Viper | 450 | 3.320 | 0,136 | 4.1 | |
| Ferrari 355 F1 | 375 | 2.975 | 0,126 | 4.6 | |
| Shelby Serie 1 | 320 | 2.650 | 0,121 | 4.4 | 4.4 |
| Loto Esprit V8 | 350 | 3.045 | 0,115 | 4.4 | 4.4 |
| Chevrolet Corvette | 345 | 3.245 | 0,106 | 4.8 | |
| Porsche Carrera | 300 | 2.900 | 0,103 | 5.0 | |
| Mitsubishi 3000GTTT | 320 | 3.740 | 0,086 | 5.8 | |
| Ford Escort (prestazioni basse) | 110 | 2.470 | 0,045 | 10.9 | 10.9 |
La correlazione tra il rapporto peso/potenza e il tempo di accelerazione da 0 a 60 mph è molto chiara. Generalmente, un rapporto più alto significa un’auto più veloce. Vuoi andare veloce? Mantieni alta la potenza e basso il peso. Inizia svuotando il bagagliaio.
Come misurare e definire la potenza del motore
Da dove viene questa parola? James Watt ha coniato il termine per la vendita di motori a vapore. Ha visto i pony trasportare carbone nelle miniere e voleva indicatori rilevanti. In cosa differisce la potenza di un pony dalla potenza di un motore a vapore?
Per calcolarlo è necessario un dinamometro. Questo è il dispositivo che carica il motore. Misura accuratamente la potenza che un motore può produrre rispetto alla sua resistenza.
Secondo la stima originale di Watt, un cavallo equivaleva a 33.000 piedi-libbre di lavoro al minuto. La potenza del motore valuta specificamente le prestazioni del motore a combustione interna di un’auto. Perché è importante? Perché le auto ad alte prestazioni si basano su quella metrica specifica. Più potenza con un peso minimo per la massima accelerazione.
