Розкриваємо таємниці питання кінських сил: скільки та як вимірюється потужність
Що таке 🐴 кінські сили і чому в них вимірюється потужність.
Кінська сила є позасистемною одиницею вимірювання потужності, яка здебільшого використовується в автомобільній промисловості на Землі. Англійською мовою цей термін звучить як “horse power”.
Термін “кінська сила” був введений шотландським винахідником Джеймсом Ваттом. У кінці XVII століття цей термін не стосувався двигунів внутрішнього згоряння. Перший успішний зразок яких був створений значно пізніше. Ніколаус Отто в Німеччині здійснив цей прорив лише через 90 років, у 1876 році.
1 л.с. = 75 кгс*м/с = 735,499 Вт
На ділі, питання кінських сил є більш складним, ніж може здаватися на перший погляд. Термін, хоча й широко вживається, поступово втрачає свою актуальність.
Найважливішим показником двигуна є його потужність, виражена в кінських силах, а також швидкість обертання. Це означає, наскільки швидко двигун може досягти максимальних обертів і підтримувати їх, залежно від потужності мотора.
Таким чином, обертовий момент і кінські сили становлять основний конгломерат, де кінські сили представляють собою потужність, а обертовий момент – силу, помножену на відстань. Отже, кінська сила не є силою в традиційному розумінні, а швидкістю, з якою прикладається зусилля, тоді як обертовий момент є тією силою, що приводить у рух колеса через оберти колінчатого валу.
Незалежно від термінології, ці два показники разом формують значення обертів двигуна за хвилину, що, в свою чергу, визначає загальну потужність двигуна.
Питання кінських сил: Хто ввів термін “кінська сила”?
Повернемося до Джеймса Уатта. Він обрав термін “кінська сила” як орієнтир для вимірювання потужності, щоб наочно продемонструвати переваги свого парового двигуна в порівнянні з традиційними джерелами енергії. Його методика базувалася на тому, що два коні могли обертати колесо млина з частотою 144 оберти на годину, переміщуючи механізм з вантажем у 180 кілограмів зі швидкістю приблизно 3,6 км/год при радіусі колеса 3,7 метри. Таким чином, один кінь створював тягу в 76 кілограмів зі швидкістю 1 метр на секунду, що, за сучасними мірками, дорівнює 746 ваттам.
Слід зазначити, що вчений вдався до певного ухилення. Він взяв за вихідний показник не середньостатистичного, а надзвичайно сильного коня. По суті, це була не стільки сила в її класичному розумінні, скільки рівень продуктивності. Однак метою Уатта не було досягнення максимальної точності в розрахунках. Реклама двигуна, який міг замінити від трьох до чотирьох коней, а також обґрунтування економічної вигоди для мірошників. Адже паровий двигун не вимагав годування чи лікування, працюючи на паровій тязі і демонструючи високу надійність.
Ідея виникла у винахідника в 1763 році, коли він ремонтував макет парової машини Томаса Ньюкомена. Під час цього процесу він замінив металевий циліндр на дерев’яний, підвищивши його міцність за допомогою льняного масла та загартування в печі. Ця конструкція стала легшою, що дозволило зменшити циклічні втрати води, що піднімалася жорнами.
Винахід викликав фурор. Демонстраційні виступи двигуна Уатта отримали перевагу над кіньми. Це призвело до стрімкого зростання продажів його парового двигуна.
Чому кінські сили вимірюються у ватах
Протягом десятиліть, на честь винахідника Джеймса Уатта, була названа одиниця виміру потужності двигунів, яка використовується і сьогодні – ват. Однак, для позначення потужності застосовується критерій кількості кінських сил. Відповідно до якого одна кінська сила дорівнює 735 ватам або 0,735 кіловатам.
Одна кінська сила визначається як потужність, необхідна для підйому вантажу вагою 75 кілограмів на висоту 1 метра за 1 секунду. Значення було отримано в результаті вимірювань, проведених Уаттом на вугільних шахтах. 75 кілограмів відповідало вазі однієї партії вугілля, що піднімалася з шахти.
Різновиди кінських сил
Цікаво, що на основі висновків Уатта з часом виникло безліч різних типів кінських сил. Серед яких: британська, водна, електрична та метрична. З метою уникнення плутанини, на Генеральній конференції з мір і ваг у 1960 році була затверджена єдина Міжнародна система одиниць (SI).
Кількість кінських сил у коня
Варто зазначити, що всі коні є різними. Один кінь не завжди має 1 кінську силу. Це залежить від породи, розміру, ваги та здоров’я тварини. В середньому вважається, що кінь може мати від 0,3 до 3 кінських сил. Максимальна потужність коня може досягати 24 кінських сил.
Найменшу потужність демонструють маленькі коні – поні. Найбільші показники спостерігаються у крупних порід, які можуть мати три і більше кінських сил. В середньому вважається, що здорова тварина вагою близько 500 кілограмів здатна видати 1 кінську силу протягом тривалого часу.
Проте, це ще не все. Виявляється, що середній здоровий кінь виробляє близько 10 кінських сил, а під час ривка може досягати неймовірної потужності в 15 кінських сил. Ці висновки були опубліковані нещодавно вченими з Університету Калгарі.
Цікаво, що реальні показники кінської сили з фізичної точки зору демонструють сильні чоловіки та спортсмени. Наприклад, велогонщики на старті можуть досягати показника ривка в 1,2 кінські сили. Після чого під час гонки знижують потужність. На відміну від людини, кінь здатен підтримувати високий рівень сили протягом кількох годин.
Кількість кінських сил у двигуні
Якщо взяти за основу, що один міцний кінь здатен видати 10 умовних одиниць кінської сили. В двигуні з потужністю 100 кінських сил фактично їх буде в 10 разів менше. Наприклад, якщо гоночна Ferrari має приблизно 500 кінських сил, то “реальних коней” у ній буде 50.