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La potenza è un'unità di potenza e miglia all'ora è un'unità di velocità. La fisica ci dice che potenza e velocità (o velocità) sono correlate dall'equazione Potenza = Forza • Velocità. Secondo questa relazione, tutto ciò che dobbiamo sapere è la forza esercitata su un corpo per essere in grado di convertire tra il suo potere e la velocità che percorre. Tuttavia, la forza, nota anche come spinta, non è sempre facile da determinare. Un modo per farlo è misurare la massa degli oggetti, fare un test di accelerazione e applicare la seconda legge di Newton.
Che cos'è la potenza?
Il termine "potenza" è stato introdotto da James Watt, uno dei primi sviluppatori del motore a vapore. Ha coniato il termine per misurare la potenza di una macchina o la quantità di lavoro che è stata in grado di svolgere in un determinato periodo di tempo. In fisica, il lavoro è la quantità di forza richiesta per spostare un oggetto a una certa distanza. Sulla base della sua osservazione dei cavalli, Watt definì una potenza di 33.000 piedi per minuto / minuto, o 550 piedi per libbra / secondo. Nel sistema metrico, l'unità di potenza è il watt, che prende il nome da Watt, e 1 potenza equivale a 746 watt o 0,746 kilowatt.
Forza di misura
Potresti essere interessato a quanto velocemente può andare un'auto con un motore che sviluppa una certa quantità di potenza, ma puoi determinare la relazione tra potenza e velocità solo caso per caso. Questo perché il valore della forza che è necessario collegare all'equazione relativa alla potenza e alla velocità dipende dal peso della vettura e dalla velocità con cui la vettura accelera. Queste sono variabili. Per illustrare, facciamo un esempio con una coupé Maserati GranTurismo 2017, che ha un peso a vuoto di 4.145 libbre. e un motore V8 che sviluppa 454 cavalli.
Per misurare la forza - o la spinta - devi prima trovare la massa dell'auto. Quando lo pesi, non ottieni effettivamente la massa, ma il peso, che è la massa moltiplicata per l'accelerazione dovuta alla gravità, che è 32 / piedi / secondo2. Se si misura il peso in libbre, dividere quel numero per 32 piedi / secondo2 per ottenere la massa in unità chiamate lumache. La massa della nostra Maserati è di circa 130 lumache.
Ora è il momento di fare un test di accelerazione per scoprire quanto tempo impiega la macchina a raggiungere una velocità di 60 miglia all'ora da fermo. Converti quella velocità finale in piedi / secondo e dividila per il tempo impiegato per raggiungere quella velocità. Questo ti dà l'accelerazione media. Ora hai tutto ciò che ti serve per trovare la spinta sviluppata dal motore perché, secondo la New Law di Newton, Forza (spinta) = Massa • Accelerazione.
I test di accelerazione eseguiti sulla Maserati GranTurismo 2017 confermano che può accelerare da 0 a 60 miglia all'ora (88 piedi al secondo) in circa 5 secondi. Dividendo la velocità massima in piedi al secondo per 5 secondi, otteniamo un'accelerazione media di 17,6 piedi / secondo2. Ciò significa che il motore si sviluppa (130 lumache • 17,6 piedi / s2) = 2.288 libbre di spinta a tutto gas.
Correlare la potenza alla velocità
Conosci la potenza nominale del motore e ora conosci la spinta, quindi puoi calcolare la velocità che l'auto viaggerà usando la relazione: Velocità = Potenza / Forza. Per ottenere una risposta, notiamo che 1 Potenza = 550 ft.-lb./s, e il motore sviluppa 454 HP, che è 249.700 ft.-lb./s. Dividiamo ciò per la spinta calcolata nel test di accelerazione. Di conseguenza, la Maserati GranTurismo dovrebbe essere in grado di viaggiare a una velocità di 109 piedi / secondo, o poco più di 74 miglia all'ora mentre sviluppa quella quantità di spinta.
Una Maserati in realtà può viaggiare più veloce di 74 miglia all'ora; l'auto è conosciuta come una delle auto più veloci - se non le più veloci - al mondo. Tuttavia, non svilupperà la sua massima velocità mentre sviluppa quella quantità di spinta. Velocità e forza sono in una relazione inversa, quindi ridurre l'accelerazione, che riduce la forza che il motore deve esercitare, aumenta la velocità. Se possiedi una Maserati e vuoi vedere quanto va veramente veloce, sii gentile con l'acceleratore.