Термин "лошадиная сила" был изобретён инженером Джеймсом Ваттом. Ватт жил с 1736 по 1819 годы и является одним из самых известных и заслуженных учёных за его работу по повышению эффективности паровых двигателей. Мы также произносим его фамилию почти каждый день, когда говорим о 60-ваттных лампочках.
История гласит, что Ватт работал на угольной шахте, где уголь поднимался из шахты с помощью пони. Ватт хотел найти способ утвердить и говорить о силе, производимой этим животным. Он обнаружил, что в среднем пони могла сделать 22 000 фут-фунтов работы за одну минуту. Затем он увеличил это число на 50 процентов и привязал измерение одной лошадиной силы к 33 000 фут-фунтам работы за одну минуту. Эта произвольная единица измерения проделала свой путь в течение столетий, и теперь ей измеряется производительность Вашего автомобиля, газонокосилки, цепной пилы и даже в некоторых случаях пылесоса.
Если говорить проще, то лошадиная сила измеряется следующим образом: согласно измерениям Ватта, одна лошадь может делать 33 000 фут-фунтов работы каждую минуту. Итак, представьте себе лошадь, поднимающую уголь из угольной шахты, как показано на рисунке. Лошадь с мощностью в одну лошадиную силу может поднимать 330 фунтов (~150 кг) угля на высоту 100 футов (30,5 метров) каждую минуту, или 33 фунта (15 кг) угля на 1000 футов (305 метров) в минуту - Вы можете составить любую комбинацию веса к высоте на время, которая Вам понравится. Пока делается работа на 33 000 фут-фунтов в минуту, у Вас есть ровно одна лошадиная сила.
Вы, наверное, попробуете составить и такую комбинацию, чтобы, к примеру, загрузить 33 000 фунтов (15 тонн) угля в огромный контейнер и попросить лошадь поднимать его на 1 фут (30 сантиметров) в минуту, но поймёте, что лошадь физически не сможет сдвинуться с места с таким весом. Вы, вероятно, может также представить, что положите 1 фунт (450 грамм) угля в ведро и попросите лошадь поднимать его на 33 000 футов (около 838 метров) в минуту, развив, таким образом, скорость в 1183 км/ч, и лошадь, конечно же, не сможет развить такой скорости. Тем не менее, если Вы читали Архимеда, да и просто, если Вы старше 10-12 лет, то Вы знаете, что такое рычаг и что Вы легко можете изменить соотношение массы и скорости, используя рычаг. Таким образом, можно создать блок и решить систему, которая не ставит комфортное количество веса на коня или не позволяет ему (коню) двигаться с комфортной скоростью, независимо от того, сколько веса на самом деле Вам необходимо передвинуть.
Теперь мы с Вами знаем, что подразумевал Джеймс Ватт под лошадиной силой. Тем не менее, на сегодняшний день мощность измеряется несколько иным способом и может быть преобразована в другие единицы. Более того, в России официально термин "лошадиная сила" используется лишь при расчёте транспортного налога, а в других же сферах официальной единицей измерения принято считать Ватты. Сегодня также существует метрическое измерение лошадиной силы - не вдаваясь в подробности, она равна около 735,5 Ватт, или 75 кгс·м/с (работа, которая производится при поднятии груза массой 75 кг на высоту в 1 метр за 1 секунду, и всё это с учётом земного значения ускорения свободного падения).
А теперь немного о практике использования термина "лошадиная сила" и общей производительности автомобиля.
Автомобиль считается "высоко эффективным", если имеет под капотом большую мощность по отношению к общей массе автомобиля. Это имеет смысл, ведь чем меньше веса Вы имеете, тем больше мощность позволит ускорить машину. Для заданного количества энергии Вы хотите минимизировать вес, чтобы максимизировать ускорение.
В следующей таблице приведены соотношения лошадиных сил к весу у нескольких самых известных высокопроизводительных автомобилей. Вам уже понятно, что чем больше соотношение мощности к весу, тем это лучше, и Вам станет видно, что это не всегда прямо пропорционально влияет на цену автомобиля.
|
Мощность (л.с.) |
Полная масса (кг) |
Соотношение мощность/вес |
Разгон 0-100 км/ч (сек) |
Цена |
|
|
Dodge Viper |
450 |
3 320 |
0.136 |
4.1 |
$66 000 |
|
Ferrari 355 F1 |
375 |
2 975 |
0.126 |
4.6 |
$134 000 |
|
Shelby Series 1 |
320 |
2 650 |
0.121 |
4.4 |
$108 000 |
|
Lotus Esprit V8 |
350 |
3 045 |
0.115 |
4.4 |
$83 000 |
|
Chevrolet Corvette |
345 |
3 245 |
0.106 |
4.8 |
$42 000 |
|
Porsche Carrera |
300 |
2 900 |
0.103 |
5.0 |
$70,000 |
|
Mitsubishi 3000GT |
320 |
3 740 |
0.086 |
5.8 |
$45,000 |
|
Ford Escort |
110 |
2 470 |
0.045 |
10.9 |
$12 000 |
|
Лада Калина (Норма 1.6) |
81 |
1 555 |
0.052 |
13.3 |
335 000 руб. |
|
УАЗ Patriot (Welcome 2.7) |
128 |
2 650 |
0.048 |
19 |
580 000 рублей |
Вы можете видеть очень определенную корреляцию между соотношением мощности к массе и временем разгона в большинстве случаев, более высокий коэффициент указывает на более быстрый автомобиль. Интересно, что значительно меньше корреляции между скоростью и ценой. Объясняется это огромным количеством факторов, начиная от бренда автомобиля и заканчивая комплектацией конкретной спецификации.
Если Вы хотите быстрый автомобиль, Вам необходимо хорошее соотношение мощности к весу.
Для расчета мощности двигателя применяется параметр, именуемый лошадиной силой. Каждый человек, приближенный к автомобильной тематике, знает, что в документах на транспортное средство обязательно указывается данный параметр. Однако далеко не всегда мощность определяют лошадиными силами. Так, мощность мотора можно измерить в киловаттах в час. Для получения точных расчетов понадобится кое-что знать.
Понадобится следующее:
- транспортное средство;
- станция ТО.
Для четкого понимания процесса измерения мощности двигателя автомобиля ниже приведен последовательный алгоритм шагов, позволяющий максимально быстро понять интересующий процесс.
Порядок действий:
Интересно знать! В 1789 году в Шотландии Джеймс Уатт первым применил понятие «лошадиная сила» для определения мощности двигателя автомобиля.
Вот так, пользуясь знаниями, полученными в средней школе на уроках математики, а также потратив немного времени, можно определить важный параметр своего транспортного средства – мощность двигателя.
Лошадиная сила – это внесистемная единица измерения мощности, которая официально выведена из употребления в России, однако по-прежнему находит применение, к примеру, в автомобильной сфере.
Пожалуй, многие из нас,представляя лошадиную силу, используют примерно следующую аналогию: если к автомобилю мощностью в 100 л.с. привязать канат, на другом конце которого будет табун из 100 лошадей, то начав движение в противоположных направлениях, они не смогут сдвинуться с места. И это не совсем верно. На практике лошади, скорее всего, выиграют и просто выведут из строя трансмиссию автомобиля еще на старте. Дело в том, что мощность двигателя в лошадиных силах – это номинальная величина. Для превращения потенциальной энергии двигателя в кинетическую необходимо развить определенную частоту вращения коленчатого вала и передать нужный крутящий момент на колеса. Кроме того, лошадиная сила является величиной относительно строго установленной, а возможности лошадей могут сильно разниться и отличаться от этого параметра.
Единица мощности лошадиные силы и соотношение с Ваттами
Первым термин «лошадиные силы» стал использовать знаменитый английский (шотландский) механик-изобретатель Джеймс Уатт. Эта мысль пришла ему в голову, когда он наблюдал за работой на угольных копях, где лошадей использовали для подъема породы на поверхность земли. Посмотрев на процесс с точки зрения физики, ученый определил, что лошадь обладает некоторой мощностью, которую можно вычислить по соотношению выполненной работы ко времени. За основу была взята масса угля, поднимаемого с глубины в 30 метров за одну минуту. Получилось 150 кг/1 м – эту величину он и определил равной 1 л.с.(HP – horse power) Позднее, в 1882 году, Британская организация инженеров ввела в использование ватт – единицу измерения, равную 0,736 л.с.
Кстати, последующий пересчет показателей, вычисленных Уаттом, показал, что в действительности ни одна лошадь не способна развить достаточную мощность для вертикального подъема 150 кг груза со скоростью 1 м/с. Более того – в копях, где Уатт проводил свои расчеты, для работы использовались пони. Считается, что он посчитал производительность одной лошади в минуту по соотношению фут-фунт и увеличил это значение на 50%. По одной из версий, изобретатель специально уравнял мощность своего двигателя с мощностью лошади, чтобы продемонстрировать большую продуктивность агрегата с целью продать его.
Как переводить ватты в лошадиные силы
В 1784 году Джеймс Уатт представил общественности первый паровой двигатель. Для измерения мощности изобретенного и сконструированного им агрегата, Уатт ввел термин «лошадиная сила», разработанный им ранее.
Дальнейшее развитие механики породило возникновение целого ряда аналогичных «лошадиных сил», обозначавших разную величину. Наличие нескольких одноименных единиц приводит к необходимости проведения перевода мощности между различных измерительных систем. В 1960 году в международной системе СИ официальной единицей измерения мощности был установлен ватт. Несмотря на это, лошадиная сила по-прежнему используется в некоторых сферах деятельности, в частности, в автомобильной промышленности.
Для осуществления перевода 1 л.с. в ватты требуется умножить показатель мощности на 736: 1 л.с. =736 Вт. Соответственно, обратный перевод производится путем деления значения на это же число. Примеры:
- 5 л.с. = 3,68 кВт;
- 10 кВт = 13,57 л.с.
Но не все так просто! Поэтому читаем текст ниже под видео, которое тоже может быть полезным для понимания основных физических величин электрика.
Такие разные эталоны
После определения Уаттом новой единицы измерения свои «лошадиные силы» появились не только в разных системах измерений, но и в отдельных странах. На сегодня эта единица не является официально признанной, но используется в 4 различных вариантах:
- Метрическая лошадиная сила (используется в России). Равна мощности, необходимой для подъема 75-килограммового груза со скоростью 1 м/с. Для перевода в ватты умножается на 735,5. Пример: 2 л.с. = 1471 Вт.
- Электрическая лошадиная сила. Используется в электромеханике и электрике. Чтобы перевести ватты в эту единицу, нужно разделить их на 746. Например, 4000 Вт (4 киловатт) = 5,362 эл. л.с.
- Механическая л.с. Соответствует значениям английской системы мер. Одна мех. л. с. равна 745,7 Вт (1,014 от метрической л.с).
- Котловая лошадиная сила. Применяется в промышленной и энергетической отрасли. Для перевода в киловатты используется следующее соотношение: 1 к. л.с. = 9,809 кВт.
Традиция использования лошадиных сил в автомобильной отрасли связана с удобством – эта величина является характерной и всегда понятна даже тем, кто далек от тонкостей автомеханики. Гораздо больше людей смогут сориентироваться, на что способна машина с заявленной мощностью в 150 л.с., а вот 110,33 киловатт введут большинство в заблуждение. Хотя на самом деле это одно и то же.
1 кВт равен 1,3596 л.с. при вычислении мощности двигателя.1 л.с. равна 0,7355 кВт при вычислении мощности двигателя.
История
Лошадиная сила (л.с.) это внесистемная единица мощности, которая появилась примерно в 1789 году с приходом паровых машин. Изобретатель Джеймс Уатт ввел термин «лошадиная сила» чтобы наглядно показать насколько его машины экономически выгоднее живой тягловой силы. Уатт пришел к выводу, что в среднем за минуту одна лошадь поднимает груз в 180 фунтов на 181 фут. Округлив расчеты в фунто-футах за минуту, он решил, что лошадиная сила будет равна 33 000 этих самых фунто-футов в минуту. Конечно расчеты брались для большого промежутка времени, потому что кратковременно лошадь может "развивать" мощность около 1000 кгс·м/с, что примерно равно 13 лошадиным силам. Такую мощность называют - котловая лошадиная сила.В мире существует несколько единиц измерения под названием "лошадиная сила". В европейских странах, России и СНГ, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», равная примерно 735 ватт (75 кгс·м/с).
В автомобильной отрасли Великобритании и США наиболее часто л.с. приравнивают к 746 Вт, что равно 1,014 метрической лошадиной силы. Также в промышленности и энергетике США используются электрическая лошадиная сила (746 Вт) и котловая лошадиная сила (9809,5 Вт).
Сколько лошадиных сил в автомобиле?
1 лошадиная сила или л.с. равна мощности, необходимой для подъёма 75-килограммового груза на высоту один метр за 1 секунду. В некоторых случаях принято переводить л.с. в киловатты - тогда 1 лошадиная сила будет равна 735,5 Вт или 0,735 кВт.
Для определения мощности в л.с. конкретного автомобиля, надо перевести кВт, указанные в паспортных данных, в лошадиные силы. Делается это так: приведённые значения в киловаттах просто делятся на 0,735. Итоговое значение и будет означать лошадиные силы определённого автомобиля.
Несколько примеров для сравнения.
- Ниссан Микра с двигателем, объёмом 1 л, имеет показатель мощности 48 кВт. Чтобы определить параметр в лошадиных силах, надо разделить 48/0,735. Получается 65,3 или округлённо - 65 лошадей.
- Спортивная версия известного Фольксваген Гольф с мотором TSI на 2.0 л имеет мощность 155 кВт. Разделив число на 0,735, получаем значение в л.с. - 210.
- В паспортных данных отечественной «Нивы» указано 58 кВт, что равно 79 л.с. Часто это значение округляют, и указывается значение в 80 л.с.
Как узнать лошадиные силы автомобиля?
Существует и другой способ вычисления лошадей. Практически на любом крупном СТО имеется специальная установка, легко определяющая, сколько лошадиных сил в автомобиле. Машину поднимают на платформу, фиксируют, педаль акселератора выжимают до упора. За несколько минут компьютер рассчитает значение.
Принято различать 2 системы измерения: отечественную и европейскую. Обе приравнивают л.с. к 75 кг х м/с.
Чему равна лошадиная сила в автомобиле?
Таким образом, лошадиная сила в автомобиле равна разделённому значению кВт на 0,735. Киловатт - это метрическая единица измерения лошадиной силы. По-научному она сравнима с работой, производимой за 1 секунду при поднятии груза массой 75 кг на высоту один метр. Всё это с учётом земного притяжения.
Современный автомобиль считается высокоэффективным, если его двигатель имеет большую мощность по отношению к массе транспортного средства. Или так: чем легче кузов, тем больше параметр мощности позволит ускорить автомобиль.
Это хорошо видно ниже на примере высокопроизводительных авто.
- Додж Випер мощностью 450 л.с. имеет полную массу в 3,3 т. Соотношение мощность/вес составляет 0,316, разгон до сотни - 4.1 с.
- Феррари 355 Ф1 мощностью 375 л.с. - полная масса 2,9 т, соотношение - 0,126, разгон до сотни - 4,6 с.
- Шелби Сериес 1 мощностью 320 л.с. - полная масса 2,6 т, соотношение - 0,121, разгон до сотни - 4,4 с.
На что влияют лошадиные силы в автомобиле?
Некоторые автомобильные издания пишут, что цена автомобиля определяется только «лошадками» под капотом. Так ли это? И почему в техданных автомобиля прописывают крутящий момент или КМ?
КМ - это следствие оказания воздействия на рычаг, знакомый всем по урокам физики. Соответственно, выводится и термин измерения в Нм. В ДВС роль рычага исполняет коленвал, а сила или энергия рождается при сгорании горючего. Она действует на поршень, создающий КМ.
Получается, что величина КМ тоже имеет важное значение, как и мощность. Только последний параметр подразумевает уже другую работу, совершённую за единицу времени. Она показывает, сколько раз в единицу времени ДВС создаёт КМ. Мощность обусловливается амплитудой вращения силовой установки или оборотами, а значит, зависит от КМ. Собственно поэтому она и рассчитывается в киловаттах.
Теперь непосредственно о влиянии.
- Мощность автомобиля требуется для форсирования определённых сопротивлений. Чем она выше, тем больше машина способна передюжить. В этом случае противодействующими силами выступают силы трения и качения колёс, сопротивление встречного воздуха и т. д.
- КМ влияет на возможности автомобиля непосредственно, ведь рядом с параметром «лошадей» всегда пишутся обороты, от которых зависит оптимальная мощность.
Таким образом, хвалёные лошадиные силы автомобиля ничто без крутящего момента, ведь именно последний показатель определяет динамику разгона, влияет на достижение двигателем апогея мощности.
Лошадиная сила непосредственно влияет и на транспортный налог, определяемый законом страны. Чем она выше, тем больше надо будет платить за машину.
Вычислить налог на автомобиль или ТН можно и своими силами, пользуясь следующей формулой: л.с. автомобиля х актуальную ставку и компоненту, выводимую отношением срока владения транспортным средством к общему количеству месяцев в году.
Пример 1.
Лада Веста оснащена двигателем, развивающим 105 л.с. Если владелец проживает в Москве, то ставка налога на сегодня составляет 12 рублей. Из этого получается, что стоимость ТН за 1 год будет равна:
- 12х105=1260 рублей.
Пример 2.
Фольксваген Гольф, оснащенный двигателем на 2.0 TSI GTI с КМ 152 кВт, обладает мощностью 207 л.с. Рассчитываем налог:
- 12х207=2484 рубля.
Пример 3.
Топовый автомобиль Феррари GTB купе имеет под капотом 270 лошадей. Соответственно, налог будет составлять:
- 12х270=3240 рублей.