Почему мощность двигателя измеряется в лошадиных силах?

Выпуски программы «Тест-драйв онлайн» / 23 января 2019

Когда кто-то спрашивает: какую мощность развивает твоя машина? Мы отвечаем: столько-то лошадей. При этом, почему отдачу дизельного или бензинового мотора измеряют в лошадиных силах, а не в мулах или быках, мы не задумываемся. Так от чего же мощностные показатели измеряют в лошадях? И кто первым придумал этот метод? Давайте разбираться вместе.

На самом деле достоверных, на все сто процентов сведений, о происхождении этой единицы измерения нет. Принято считать, что ввел «лошадиную» систему шотландский инженер Джеймс Уатт. Этот человек изобрел паровой двигатель нового поколения в 1780 году. Дело в том, что пароатмосферная машина Томаса Ньюкомена, хоть и получила широкое распространение, тем не менее, была довольно опасной в эксплуатации. Она иногда взрывалась. К тому же львиная доля энергии тратилась впустую. Так вот, Уатт решил усовершенствовать принцип работы машины Ньюкомена, на это ему потребовалось более двадцати лет. Тем не менее, он добился своего и придумал, как сделать паровой двигатель универсальным.

Дело в том, что модель Ньюкомена нашла применение лишь на мельницах и в горном деле, тогда как Уатт расширил рамки применения двигателя и приспособил его для использования во всех отраслях. И именно его можно считать отцом промышленной революции в Великобритании. Но сегодня речь собственно не о паровых машинах. Джеймс Уатт был не только изобретателем, но и предпринимателем. Он первоначально пытался продавать свои машины по системе «роялти». Фактически в рассрочку. Клиенты платили ему треть денег, сэкономленных на эксплуатации топлива.

По разным данным, убеждая первого покупателя пивовара, в целесообразности усовершенствовать процесс, Уатт предложил тому сравнить производительность лошади и его агрегата. Пивовар был хитер и решил сжульничать, поставив за насос, самую сильную лошадь и заставил ту работать на пределе возможностей. Паровая же машина Джеймса не только сравняла результаты, но и превысила их. Более того, Уатт придумал измерять мощность в лошадях. Не знаю какие точно он проделывал испытания, одно доподлинно известно, что, по его мнению, 60 секунд работы животного равны 43 тысячам Джоулей. Он округлил результат до 45 тысяч и получил тем самым одну лошадиную силу.

Тут правда возникает много вопросов. Лошадь не может работать 24 часа, тогда как машине отдых не нужен. То есть Уатт переоценил возможности парнокопытного. А значит и мощность эта приблизительна, и паровая машина обладала большей производительностью. Было ли именно так, на самом деле, мне не ведомо. Но факт остается фактом. Именно с конца восемнадцатого века мощность моторов измеряют в лошадиных силах. По другой версии он просто проанализировал то, как работают лошади в шахтах. Дело в том, что в Англии существовала в то время единица объема «Баррель», это приблизительно 173 килограмма. Так вот, воду, породу и людей вытаскивали в то время из шахты именно в бочках. Вытянуть же такой вес могло лишь две лошади впряженных в дышло, со скоростью около 4 километров в час. Рассчитав, что за восемь часов работы каждое животное проходит 30 километров, а усилие составляет 15 процентов от ее веса, Уатт помножил эти значения и вывел искомую лошадиную силу.

 Забавно, что уже в 1882 году на конгрессе Британской научной ассоциации была принята новая единица измерения мощности – Ватт. И назвали ее в честь создателя усовершенствованной паровой машины Джеймса Уатта. Да, разночтение в фамилии – это особенность английского языка, ведь первая буква в фамилии ученого W. Так, что транскрибировать ее можно по-разному.

Почему мощность измеряется в лошадиных силах?

Самобеглые повозки давным-давно заменили лошадей, но мы всё равно продолжаем измерять мощность их моторов в лошадиных силах.

Getty Images

Но зачем? Почему бы не избавиться от этого архаизма?

Содержание статьи

История появления термина

Лошадиная сила, безусловно, одна из самых ироничных единиц измерения. Её присутствие в механической форме практически устранило необходимость использования «биологических» лошадиных сил, вот только мощность любых автомобилей мы по-прежнему измеряем в старых добрых «лошадях». Представьте, если бы мы до сих пор оценивали яркость лампочки в свечах! Так откуда же появился этот термин?

Оказывается, его придумал Джеймс Ватт — знаменитый шотландский инженер и изобретатель. В 1763 году его попросили отремонтировать действующий макет паровой машины Ньюкомена. Макет был оснащен двухдюймовым цилиндром и имел рабочий ход поршня в шесть дюймов. После серии экспериментов Ватт заменил металлический цилиндр на смазанный льняным маслом и высушенный в печи деревянный, а также уменьшил количество поднимаемой за один цикл воды.

youtube

Нажми и смотри

Макет заработал, а изобретатель убедился в неэффективности паровой машины и внёс в конструкцию многочисленные усовершенствования, которые подняли производительность более чем в четыре раза. Как результат, работы Ватта положили начало промышленной революции сначала в Англии, а затем и во всём мире. Но чтобы паровые машины хорошо продавались, покупателям нужно было наглядно и доступно объяснить их достоинства.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

К примеру, продемонстрировать, работу скольких лошадей способны заменить эти самые паровые машины. В то время в Англии для поднятия из шахт угля, воды и людей использовались бочки объёмом от 140,9 до 190,9 л. Один баррель весил 172,4 килограмма, а вытащить такую бочку могли две лошади за канат, перекинутый через блок. Усилие средней лошади в течение 8 часов работы составляет 15% от её веса или 75 килограмм-сил при массе лошади в 500 кг.

Ватт пришел к выводу, что бочку массой 180 килограммов могут вытянуть из шахты две лошади со скоростью 2 мили/ч. Тогда, умножив ½ барреля на 2 мили/ч, получим, что одна лошадиная сила равна 1 баррель · миля/ч. Округлив расчеты в фунто-футах за минуту, изобретатель решил, что лошадиная сила будет равна 33000 фунто-футов в минуту. В большинстве европейских стран и России лошадиная сила определяется как 75 кгс·м/с, то есть как мощность, затрачиваемая при равномерном вертикальном подъёме груза массой в 75 кг со скоростью 1 м/с и стандартном ускорении свободного падения.

Система СИ

В таком случае 1 л.с. составляет ровно 735,49875 ватт — эту величину ещё называют «метрической лошадиной силой». На Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1882 году была принята новая единица измерения мощности — «ватт», названная, собственно, в честь Джеймса Ватта. Но вместо виртуальных ваттов мы предпочитаем использовать старые добрые лошадиные силы. Согласитесь, так гораздо понятнее.

youtube

Нажми и смотри

Лошадиные силы — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рисунок 1. Двигатель мощностью 1341 л.с. (один мегаватт) от суперкара Koenigsegg One1. ^[1]

Лошадиная сила — единица мощности. Мощность описывает скорость обмена энергией; использование энергии, деленное на время, необходимое для использования этой энергии. Поэтому измерение лошадиных сил относится к устойчивой мощности двигателя. Термин «лошадиная сила» был изобретен Джеймсом Уаттом, который значительно усовершенствовал паровую машину.

Мощность лошади

Хотя может показаться безопасным предположение, что одна лошадиная сила — это мощность, которую лошадь способна создать в любой момент времени, это неверно. На самом деле максимальная мощность лошади может достигать 15 лошадиных сил, ^[2] , а максимальная мощность человека чуть больше одной лошадиной силы. Для экстремальных спортсменов эта мощность может быть еще выше: гонщики Тур де Франс выдают около 1,2 лошадиных сил в течение примерно 15 секунд и чуть менее 0,9 лошадиных сил в минуту. ^[3]

Рисунок 2. Представление одной лошадиной силы в ваттах. ^[4]

Поэтому термин «лошадиная сила» может показаться слегка вводящим в заблуждение, но у Уатта были свои причины для такого названия. Когда Уатт улучшал паровой двигатель, он, по понятным причинам, хотел убедить людей покупать его. Если бы он сказал, что его дорогой двигатель имеет такую ​​же краткосрочную мощность, как лошадь, люди не стали бы его покупать, так как у них уже были лошади. Вместо этого он сравнил это с объемом работы, которую лошадь может выполнить за день, дав выход десяти лошадей вместо одной. Внезапно его изобретение стало гораздо более заманчивым. Хотя Ватт, возможно, «исказил правду», чтобы сделать свой двигатель более привлекательным, он не лгал. Хотя верно то, что максимальная мощность лошади составляет около 15 лошадиных сил, когда вы усредняете мощность лошади в течение рабочего дня, она в конечном итоге составляет около лошадиных сил. Уатт определил это количество как «количество работы, требуемой от лошади, чтобы вытащить 150 фунтов из ямы глубиной 220 футов». ^[2] Аналогичным образом, мощность среднего человека в течение дня составляет 100 ватт, отсюда и термин «энергетический слуга». Джеймс Ватт решил сравнить свой двигатель, способный поддерживать выходную мощность в течение всего дня, со средней выходной мощностью лошади в течение дня.

Мощность и крутящий момент

При покупке нового автомобиля в шпаргалке указываются два выходных числа с двигателем: мощность и крутящий момент. Если вы живете в Соединенных Штатах или Канаде, эти числа будут указаны в единицах сертифицированной SAE мощности в лошадиных силах (которая аналогична лошадиной силе, но сертифицирована SAE) и фунто-футах. Если вы живете в Европе, мощность будет указана в ваттах и ​​ньютон-метрах. Основное различие между этими двумя наборами единиц заключается в том, что в то время как мощность в лошадиных силах является измерением мощности, относящимся к количеству энергии, передаваемой во времени, ньютон-метры являются измерением крутящего момента — измерением силы вращения, которая не имеет единицы времени. . В единицах СИ ватт равен 1 джоулю за 1 секунду.

Еще одно различие между лошадиными силами и крутящим моментом заключается в том, что мощность в лошадиных силах представляет собой выход энергии с течением времени, а крутящий момент является мгновенным. В контексте автомобилей, вообще говоря, это означает, что автомобиль с большой мощностью будет иметь более высокую максимальную скорость, чем тот же автомобиль с меньшей мощностью. Точно так же автомобиль с большим крутящим моментом сможет разогнаться быстрее, чем тот же автомобиль с меньшим крутящим моментом, поскольку его мгновенная мощность будет выше. ^[5]

Преобразования

Для дальнейшего чтения

• Энергия
• Энергия конечного использования
• Первичная энергия
• Технология преобразования энергии
• Или исследовать случайную страницу
• Подробнее о мощности читайте здесь

Каталожные номера

2. ↑ ^{2. 0 2.1} Челси Медлок. (2007). Отсроченное устаревание: лошадь в европейских и американских войнах от Крымской войны до Второй мировой войны [Онлайн]. Канзасский университет. стр. 5–6. [28 июня 2014].
3. ↑ Спортивная наука. (6 июля 2011 г.). Тур де Франс 2011: Выходная мощность извне В [Онлайн]. Доступно: http://www.sportsscientists.com/2011/07/the-tour-de-france-power-2011-outputs-from-the-outside-in/ [28 июня 2014 г.].
4. ↑ Викисклад. (24 марта 2017 г.). «Императорская лошадиная сила». https://commons.wikimedia.org/wiki/Файл:Imperial_Horsepower.svg
5. ↑ Марлан Дэвис. (1 января 2004 г.). Крутящий момент против лошадиных сил [Онлайн]. Доступно: http://www.hotrod.com/how-to/engine/hrdp-0401-torque-horsepower-guide/ [18 февраля 2015 г.].

Почему мы до сих пор измеряем мощность в лошадиных силах?

Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Лошадь и карета в Нью-Йорке. Лошади способны производить около 15 лошадиных сил.
(Изображение предоставлено: anouchka через Getty Images)

Если вы покупаете автомобиль и не имеете опыта измерения мощности или статистики автомобиля, вас может сбить с толку одна из ключевых характеристик автомобиля: его мощность. Основываясь на этом термине, вы можете предположить, что лошадь может производить около 1 лошадиной силы. С лингвистической точки зрения это совершенно логично. Однако в действительности это далеко не так.

Итак, сколько лошадиных сил может произвести одна лошадиных сил ? И вообще, как появился этот термин?

Максимальная мощность лошади на самом деле намного ближе к 15 лошадиным силам, согласно веб-сайту Университета Калгари по энергетическому образованию . На самом деле, более подходящим названием для единицы может быть «человеческая сила», учитывая, что средний здоровый человек может производить чуть более 1 лошадиной силы .

Связанные: Какая самая большая группа животных когда-либо была зарегистрирована на Земле?

Так откуда же взялся этот термин? Впервые он был придуман в конце 1700-х годов Джеймсом Уаттом, шотландским инженером, известным своими культовыми и невероятно эффективными паровыми двигателями. В поисках способа рекламировать хитроумные приспособления он изобрел единицу измерения, которая эффективно продемонстрировала бы превосходство его паровых двигателей по сравнению с чем-то, с чем люди были знакомы: лошадьми.

Ватт определил — на основе личных наблюдений, а не тщательного научного исследования — что рабочая лошадь может проворачивать мельничное колесо 144 раза в час . Используя это число, он подсчитал, что лошади способны толкать 32 572 фунта на 1 фут в минуту, или около 14 774,41 кг на 1 метр в минуту. Для удобства он округлил это значение до 33 000 фунтов-фут-фунтов работы в минуту (14 968,55 кг), и так родилась единица «лошадиных сил», согласно Британской энциклопедии 9. 0097 (откроется в новой вкладке).

Ватта не слишком заботила точность измерения, только то, что оно подчеркивало резкое повышение производительности, которое покупатели испытали бы, купив один из его паровых двигателей. Его машины действительно были гораздо более мощными и надежными, чем лошади, и в результате мало кто сомневался или заботился о правдивости его расчетов.

Ватт был, по общему мнению, инженерным гением и был настолько почитаем своими сверстниками, что в знак признания его новаторских дел и усилий единица мощности «ватт» была в конечном итоге названа в его честь в 1882 году. Однако, учитывая, что теперь мы знаем, что лошадь может развивать мощность гораздо больше, чем 1 лошадиная сила, почему мы до сих пор используем термин «Ватт», созданный в рамках маркетинговой кампании?

«Из-за того, что язык постоянно меняется, существует больше слов, которые оторваны от своего происхождения, чем люди могут себе представить», — сказал Эрик Лейси, старший преподаватель английского языка в Винчестерском университете в Соединенном Королевстве.

Похожие: Кто изобрел лампочку?

Джеймс Уатт был инженером-новатором, который ввел термин «лошадиная сила». (Изображение предоставлено Кейтом Лэнсом через Getty Images)

«Иногда слова выглядят неправильно, потому что они используют более старые значения», — сказала Лейси Live Science в электронном письме. «В «шоссе» нет ничего высокого или высокого — это слово происходит от более старого значения слова «высокий», которое было «главным», и поэтому «шоссе» — это просто «главная дорога». То же самое мы видим во фразе «открытые моря», которая просто означает «главные моря».0005

Этот тип путаницы досаждает многим нашим словам для измерений.

«Есть также много вещей, которые больше не имеют смысла, потому что, как и в случае с «лошадиными силами», они были основаны на оценках, которые могут быть переменными или ошибочными», — сказала Лейси. «Например, «акр» — это примерно единица земли, которую мог вспахать один человек с одной ярмой волов за один день — примерно 4426 квадратных метров [47 641 квадратный фут]. выше или ниже в зависимости от типа плуга, формы земли и требовательности сюзерена».

Значение слова со временем может быть искажено или в значительной степени забыто, но что заставляет термин выдерживать испытание временем? Почему одни слова уходят в прошлое, а другие, например «лошадиная сила», становятся повсеместными?

«Это святой Грааль лингвистики! Если бы мы могли точно предсказать, какие слова укоренятся в сознании людей, мы бы заработали целое состояние, предоставляя их рекламной индустрии», — сказала Лейси. «Важно помнить, что слова, которые люди используют, определяются двумя вещами: людьми и тем, как они взаимодействуют». 

Люди могут избегать таких слов, как оскорбления, потому что они имеют проблемное значение или негативную коннотацию, или могут выбирать слова, потому что им нравится их новое значение или то, как они звучат, сказала Лейси.

СВЯЗАННЫЕ ЗАГАДКИ

«Во-вторых, люди могут выбирать определенные слова из-за более широкой картины их различных взаимодействий — они могут участвовать в социальных тенденциях, реагировать на культурные события или пытаться подражать словарному запасу кого-то, на кого они стремятся быть похожими.