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La puissance est une unité de puissance, et les milles à l'heure sont une unité de vitesse. La physique nous dit que la puissance et la vitesse (ou la vitesse) sont liées par l'équation Puissance = Force • Vitesse. Selon cette relation, tout ce que nous avons besoin de savoir, c'est la force exercée sur un corps pour pouvoir convertir sa puissance en puissance et sa vitesse. Cependant, la force, également appelée poussée, n’est pas toujours facile à déterminer. Une façon de le faire est de mesurer la masse des objets, de faire un test d'accélération et d'appliquer la loi de Newtons.
Qu'est-ce que la puissance?
Le terme "puissance" a été introduit par James Watt, un des premiers développeurs de la machine à vapeur. Il a inventé le terme pour mesurer la puissance d'une machine, ou la quantité de travail qu'elle était capable de faire dans un laps de temps donné. En physique, le travail est la quantité de force requise pour déplacer un objet sur une certaine distance. Sur la base de son observation des chevaux, Watt a défini une puissance de 33 000 livres-pieds / minute, ou 550 pieds-livres / seconde. Dans le système métrique, l'unité de puissance est le watt, nommé d'après Watt, et une puissance en chevaux équivaut à 746 watts ou 0,746 kilowatts.
Force de mesure
Vous pourriez être intéressé par la vitesse à laquelle une voiture avec un moteur développant une certaine quantité de puissance peut aller, mais vous ne pouvez déterminer la relation entre la puissance et la vitesse que sur une base au cas par cas. C’est parce que la valeur de la force que vous devez intégrer à l’équation entre la puissance et la vitesse dépend du poids de la voiture ainsi que de la vitesse à laquelle elle accélère. Ce sont des variables. À titre d’illustration, prenons un exemple avec un coupé Maserati GranTurismo 2017, dont le poids à vide est de 4 145 lb. et un moteur V8 développant 454 chevaux.
Pour mesurer la force - ou la poussée - vous devez d'abord trouver la masse de la voiture. Lorsque vous le pesez, vous n’obtenez pas réellement la masse, mais le poids, qui est la masse multipliée par l’accélération due à la gravité, qui est de 32 / pieds / seconde.2. Si vous mesurez le poids en livres, divisez ce nombre par 32 pieds / seconde2 pour obtenir la masse en unités appelées slug. La masse de notre Maserati est d'environ 130 limaces.
Il est maintenant temps de faire un test d’accélération pour déterminer le temps qu’il faut à la voiture pour atteindre une vitesse de 60 milles à l’heure à partir de l’arrêt. Convertissez cette vitesse finale en pieds / seconde et divisez-la par le temps nécessaire pour atteindre cette vitesse. Cela vous donne l'accélération moyenne. Vous avez maintenant tout ce dont vous avez besoin pour retrouver la poussée développée par le moteur car, selon la loi de Newtons, force (poussée) = masse • Accélération.
Les tests d'accélération effectués sur la Maserati GranTurismo 2017 confirment qu'elle peut accélérer de 0 à 60 km / h en environ 5 secondes. En divisant la vitesse maximale en pieds par seconde par 5 secondes, nous obtenons une accélération moyenne de 17,6 pieds / seconde.2. Cela signifie que le moteur se développe (130 slugs • 17,6 ft / s2) = 2 288 livres de poussée à plein régime.
Relier la puissance à la vitesse
Vous connaissez la puissance en chevaux du moteur, et maintenant vous connaissez la poussée. Vous pouvez donc calculer la vitesse à laquelle la voiture se déplacera à l'aide de la relation: Vitesse = Puissance / Force. Pour arriver à une réponse, notons que 1 cheval-vapeur = 550 ft-lb / s, et que le moteur développe 454 chevaux, soit 249 700 ft-lb / s. Nous divisons cela par la poussée calculée dans le test d'accélération. En conséquence, la Maserati GranTurismo devrait pouvoir se déplacer à une vitesse de 109 pieds / seconde, soit un peu plus de 74 km / heure, tout en développant cette poussée.
En réalité, une Maserati peut parcourir plus de 120 km / h; la voiture est connue comme l'une des voitures les plus rapides - sinon les plus rapides - du monde. Cependant, il ne développera pas sa vitesse maximale tout en développant cette poussée. La vitesse et la force sont inversement proportionnelles. Ainsi, réduire l'accélération, ce qui réduit la force que le moteur doit exercer, augmente la vitesse. Si vous possédez une Maserati et que vous voulez voir à quelle vitesse ça va vraiment, soyez doux sur l'accélérateur.