Парадокс "лошадиной силы". Почему слабый автомобиль может быть мощнее сильного?

В конце XVIII веке человечество совершило мощный рывок. Оно создало первую паровую машину. Перед производителями встала "маркетинговая" (как мы бы сказали сейчас) задача. Нужно было наглядно объяснить потенциальным покупателям, насколько мощно новое инженерное творение.

Тут и нашелся легендарный Джеймс Уатт с его гениальным решением. Он не изобретал паровой машины, до него это сделали другие. Уатт первым сравнил силу машины с силой лошади. Так родилась единица измерения, пережившая века — лошадиная сила (л.с.).

Для своей эпохи – блестящий ход.

Рождение "лошадиного" эталона

Уатт не просто предложил то, чем измерить мощность. Он провел расчеты. И уже в ходе них определил, что одна лошадь способна поднять груз массой 330 фунтов (около 150 кг) на высоту 100 футов (около 30.5 метров) за одну минуту. Таким образом, одна лошадиная сила стала формальным эталон.

Интересно, что сегодня существует несколько стандартов. В основном используются:

- метрическая лошадиная сила (л.с., PS, CV): равна 735.5 Вт., принята в Европе и России;

- механическая лошадиная сила (hp): равна 745.7 Вт. Используется в Великобритании и США.

Именно метрическая лошадиная сила (735.5 Вт) используется в России для расчета транспортного налога, что закрепляет понятие "налоговой л.с.".Парадокс архаики. Почему "лошади" живы в XXI веке?

С точки зрения системы СИ, лошадиная сила — это архаизм. Мощность корректно измерять в "ваттах" (Вт) и "киловаттах" (кВт). Но сила привычки и образность этого понятия оказались сильнее формальной логики.

Автопроизводители продолжают использовать "лошадей", потому что это звучит солиднее и интуитивно понятно для потребителя. Фраза "двигатель выдает 150 л.с." воспринимается лучше, чем "мощность мотора составляет 110.3 кВт".Удельная мощность: почему слабый карт обгоняет мощный седан?

Современные двигатели выдают сотни и тысячи лошадиных сил. Например:

- городской хэтчбек: 100–150 л.с.;
- Ferrari SF90 Stradale: 1000 л.с. (гибрид);
- Bugatti Chiron: 1500 л.с.;
- Tesla Model S Plaid: 1020 л.с.

Но настоящий парадокс — это карт. Маленький, почти детский автомобиль для кольцевых гонок с мотором в 6–15 л.с. Но это маломощный – для проката и подростков. Более серьезный гоночный карт располагает мотором в 40-55 л.с. И при этом разгоняется до 100 км/ч за 3-4 секунды! Секрет кроется не в абсолютной мощности, а в удельной.

Удельная мощность — это отношение мощности двигателя к снаряженной массе автомобиля (л.с./кг). Это "плотность мощности", определяющая динамику разгона.

Сравним:

- Карт (50 л.с. / 170 кг) = 0.29 л.с./кг
- Audi TT (272 л.с. / 1400 кг) = 0.19 л.с./кг
- КАМАЗ** (400 л.с. / 12000 кг) ≈ 0.03 л.с./кг

По удельной мощности карт мощнее КАМАЗА и Audi TT вместе взятых. Чем выше этот показатель, тем резче ускорение. Карт, будучи крайне легким, имеет удельную мощность, сопоставимую со спортивным автомобилем. Низкий центр тяжести и аэродинамика довершают картину, позволяя ему "прилипать" на поворотах, почти не сбрасывая скорости.Электромобили. Революция в отдаче мощности

Сравнение электродвигателя и ДВС выводит концепцию удельной мощности на новый уровень. Здесь ключевую роль играет крутящий момен и характер его передачи.

Рассмотрим пример. Допустим, есть два карта одинаковой массы:

- электрический: мощность 15 л.с., удельная мощность = 0.15 л.с./кг;
- бензиновый: мощность 20 л.с., удельная мощность = 0.20 л.с./кг

Логика подсказывает, что выиграет бензиновый. Но с большой вероятностью вперед вырвется электрокарт. Причина — мгновенная доступность максимального крутящего момента у электродвигателя с самых первых оборотов. Ему не нужно время на раскрутку, как двигателю внутреннего сгорания, который выходит на пиковую мощность только в определенном диапазоне оборотов.

Именно поэтому Tesla Model S может выигрывать старт у Ferrari с сопоставимой или даже меньшей удельной мощностью. Электромобиль эффективнее преобразует запасенную энергию в разгон на начальном этапе.Так что же важнее: много "лошадей" или мало килограммов?

Ответ: их оптимальное соотношение. Инженерная задача — найти баланс. Можно установить реактивный двигатель на телегу, но конструкция не выдержит нагрузки. Гений Bugatti Chiron в том, что он сочетает 1500 л.с. с широким использованием карбона, что делает каждую "лошадь" невероятно эффективной.Вместо эпилога. Сколько л.с. у реальной лошади?

Перейдем к животным

Ирония в том, что настоящая лошадь в коротком рывке может развить мощность до15 л.с. Правда, лишь на несколько секунд. Таким образом, скаковой конь по меркам автопроизводителей мог бы считаться "15-сильным". Заодно и продаваться подороже.

И это лишь наглядно демонстрирует, что "лошадиная сила" Уатта – скорее условная образная единица измерения, чем точное измерение возможностей животного.

Которая, пройдя через века, одновременно определяет и искажает наши представления о реальной мощи.

Источник: информационный канал ТехноДрама