Для измерения физических величин применяется международная система единиц СИ, которой мощность измеряется в ваттах. Тем не менее, когда говорят о мощности двигателя автомобиля, часто можно услышать название такой внесистемной единицы, как «лошадиная сила».
Рассмотрим, почему мощность автомобиля измеряется в лошадиных силах.
Что такое мощность
Согласно определению из классических учебников физики, мощностью называется отношение работы к интервалу времени, за который она совершена. Можно также сказать, что мощность – это работа постоянной силы, которая совершается за единицу времени.
Название единицы измерения мощности Ватт (Вт) дано в честь английского изобретателя Джеймса Уатта. Если под действием силы в 1 Н тело равномерно и прямолинейно перемещается со скоростью 1 м/с, это соответствует мощности, равной 1 Вт.
Иногда большие значения мощности удобно измерять не в Ваттах, а в киловаттах (кВт). Перевод значения в киловатты осуществляется по формуле: 1 кВт = 1000 Вт. В технических характеристиках автомобильных двигателей часто значение мощности указывается в лошадиных силах (л.с.). Например, мощность двигателя Renault Duster 2015 года выпуска составляет от 109 до 143 л.с.
Кто такой Джеймс Уатт
Джеймс Уатт родился в 1736 г. в шотландском городе Гринске. Из-за слабого здоровья мальчик не мог ходить в начальную школу и занимался самостоятельно. Он увлекался астрономией, химией и математикой. Затем Джеймс поступил в гимназию.
После окончания гимназии Уатт решил получить профессию, связанную с измерительными приборами. Для этого он уехал в Лондон. Обучение было, по сути, нелегальным, поскольку учиться нужно было 7 лет, а юноша смог оплатить только год учебы. Деньги на проживание он зарабатывал, выполняя частные заказы. И хотя за год Джеймс многому научился, никакого документа он не получил.
Из-за отсутствия документа об образовании после возращения в Шотландию Уатт сначала не мог официально работать. Но затем, при поддержке дяди, смог устроиться в университет мастером научных инструментов.
Джеймс Уатт был разносторонне одаренным человеком, знал несколько иностранных языков, много читал. Вальтер Скотт, с которым Уайт был знаком, в одном из предисловий к своему роману писал, что его удивляет разнообразие и глубина познаний изобретателя.
Попытки зарабатывать на своих изобретениях сначала оканчивались неудачей. Но в конце жизни (Уатт прожил 83 года) он стал состоятельным человеком, благодаря патентам на свои многочисленные изобретения, которые были оформлены в сотрудничестве с промышленником Мэттью Болтоном.
Паровая машина Уатта
Одним из наиболее значимых изобретений Уатта стала паровая машина для поднятия воды из шахт. Принцип действия паровых машин основан на превращении энергии водяного пара в механическую работу.
На дне шахт для добычи угля скапливается вода, которую нужно периодически откачивать. Обычно воду поднимали на поверхность, используя лошадиную тягу. В начале 18-го в. для подъема воды стали применять паровую машину, разработанную талантливым изобретателем-самоучкой Томасом Ньюкоменом.
Д. Уатт усовершенствовал машину Ньюкомена, значительно повысив ее эффективность и на 70% уменьшив расход топлива. Но машина Уатта сначала не нашла широкого применения, поскольку владельцы шахт в силу своей консервативности и стремления к экономии не хотели тратить деньги на ее покупку.
Эффективный менеджмент
Чтобы подтолкнуть владельцев шахт к применению паровой машины, Уатт решил показать ее преимущества по сравнению с использованием лошадей. Объем бочки равнялся 160 литрам. Уатт установил, что 2 лошади вытаскивают бочку с водой со скоростью, приблизительно равной 2 мили/час, или 3,6 км/час.
По этим данным можно рассчитать мощность, которая приблизительно составляет 745,7 Вт. Уатт для наглядности назвал такую мощность «лошадиной силой», чтобы продемонстрировать выгоды использования взамен лошадей своего механизма. Машина Уатта могла заменить более 20 лошадей. Вот почему мощность двигателя до сих пор часто измеряется в лошадиных силах.
В 1769 г. Уатт получил патент на свою паровую машину. После 1783 г. началось ее широкое применение в промышленности. А термин «лошадиная сила», впервые введенный Уайтом, используется до сих пор.
Понятно, почему в 1882 г. Британская ассоциация инженеров как признание заслуг Джеймса Уайта для измерения мощности вместо лошадиной силы ввела единицу Ватт. Это был первый случай, когда единицу измерения назвали именем ученого.
Позднее такая практика широко распространилась в науке и технике. Так, единицей измерения электрической емкости является 1 Фарада (в честь Майкла Фарадея), единицей измерения электрического сопротивления – 1 Ом. Подобных примеров очень много.
Метрическая лошадиная сила
Упомянутая выше лошадиная сила называется механической. Она используется преимущественно английскими и американскими инженерами.
Существует еще метрическая лошадиная сила. Значение такой мощности в системе СИ составляет приблизительно 749,5 Вт.
От чего зависит мощность автомобильного двигателя
Мощность реального двигателя зависит от числа оборотов, которые он делает за единицу времени. В технических характеристиках часто указана мощность для определенного числа оборотов (например, 115 л.с. при 4100 об./мин).
Есть формула для вычисления мощности двигателя в лошадиных силах. Она имеет следующий вид:
Мощность двигателя в л.с. = (Число оборотов в минуту)(Крутящий момент)/5252.
Величину крутящего момента можно измерить специальными динамометрами, которые имеются на станциях технического обслуживания.
Как узнать мощность двигателя автомобиля в лошадиных силах
Итак, понятно, почему мощность любой машины можно измерить в лошадиных силах. Сейчас, однако, все чаще это значение приводится в киловаттах.
Если требуется мощность, заданную в кВт, перевести в л.с., нужно умножить ее значение на коэффициент 1,36.
