Мощность машин в лошадиных силах. Почему мы измеряем мощность в лошадиных силах? Что измеряют в лошадиных силах

Если взять любую энциклопедию и посмотреть в ней, что такое лошадиная сила, то мы прочитаем, что это внесистемная единица измерения мощности, которая в России не используется. Хотя на любом сайте дилерских автосалонов мощность двигателя указывается именно в лошадиных силах.

Что же это за единица, чему она равна?

Говоря о лошадиных силах двигателя, большинство из нас представляет простую картину: если взять табун из 80-ти лошадей и автомобиль с мощностью двигателя 80 л.с., то силы их окажутся равными и никто не сможет перетянуть канат.

Если попытаться воссоздать такую ситуацию в реальной жизни, то победит все же табун лошадей, поскольку для того, чтобы двигатель смог развить такую мощность, ему нужно раскрутить коленчатый вал до определенного количества оборотов в минуту. Лошади же рвануться с места и потащат автомобиль за собой, сломав ему таким образом коробку передач.

К тому же нужно понимать, что лошадиная сила - это стандартная единица мощности, тогда как каждая лошадь - индивидуальна и некоторые особи могут быть намного сильнее других.

В оборот лошадиные силы были введены еще в 1789 году. Известный изобретатель Джеймс Уатт хотел продемонстрировать, насколько выгоднее использовать паровые машины, а не лошадей для выполнения работы. Он просто взял и посчитал, сколько энергии тратит лошадь, чтобы с помощью простейшего подъемного механизма - колеса с закрепленными на нем веревками - вытаскивать из шахты бочки с углем или выкачивать воду с помощью насоса.

Оказалось, что одна лошадь может вытаскивать груз весом 75 килограмм со скоростью 1 м/с. Если перевести эту мощность в ватты, то получится, что 1 л.с. составляет 735 ватт. Мощность же современных автомобилей измеряют в киловаттах, соответственно 1 л.с. = 0,74 кВт.

Чтобы убедить владельцев шахты перейти с лошадиной тяги на паровую, Уатт предложил простой способ: измерить, какую работу смогут за день проделать лошади, а потом подключить паровой двигатель и посчитать, скольких лошадей он сможет заменить. Понятно, что паровой двигатель оказался более выгодным, потому что смог заменить определенное количество лошадей. Владельцы шахты поняли, что им дешевле содержать машину, чем целую конюшню со всеми вытекающими последствиями: сено, овес, навоз и так далее.

Стоит также сказать, что Уатт неправильно рассчитал силу одной лошадки. Поднимать вес 75 кг со скоростью 1 м/с способны только очень крепкие животные, кроме того долго работать в таких условиях они не смогут. Хотя есть свидетельства того, что кратковременно одна лошадь может развивать мощность до 9 кВт (9/0,74 кВт = 12,16 л.с.).

Как определяется мощность двигателя

На сегодняшний момент самый простой способ замерить реальную мощность двигателя - с помощью диностенда. Автомобиль загоняют на стенд, надежно его укрепляют, затем водитель разгоняет двигатель до максимальных оборотов и на табло отображается реальная мощность в л.с. Допустимая погрешность - +/- 0,1 л.с. Как свидетельствует практика, часто оказывается, что паспортная мощность не соответствует реальной, а это может говорить о наличии самых различных неисправностей - от некачественного топлива, до падения компрессии в цилиндрах.

Стоит сказать, что в силу того, что лошадиная сила - единица несистемная, в разных странах ее рассчитывают по-разному. В США и Англии, например, одна л.с. составляет 745 Ватт, а не 735 как в России.

Как бы там ни было, но все уже привыкли именно к этой единице измерения, поскольку она удобная и простая. Кроме того л.с. используется при расчете стоимости ОСАГО и КАСКО.

Согласитесь, если вы читаете в характеристиках автомобиля - мощность двигателя 150 л.с. - вам легче сориентироваться, на что он способен. А запись типа 110,33 кВт мало, что скажет. Хотя перевести киловатты в л.с. достаточно просто: 110,33 кВт делим на 0,74 кВт, получаем искомые 150 л.с.

Хотелось бы также напомнить, что само по себе понятие «мощность двигателя» не очень показательное, нужно еще учитывать и другие параметры: максимальный крутящий момент, обороты в минуту, вес автомобиля. Известно, что дизельные двигатели являются низкооборотистыми и максимальная мощность достигается на 1500-2500 об/мин, тогда как бензиновые разгоняются дольше, но на длинных дистанциях показывают лучшие результаты.

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.

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.

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.

Крестным отцом знаменитой единицы «лошадиная сила» был великий английский изобретатель 18 века Джеймс Уатт , член Лондонского Королевского общества и Парижской академии наук.

Долгие годы бился Уатт над усовершенствованием паровых машин , и именно благодаря его работам, к 19 веку вся промышленность перешла на новую «тягловую силу» - паровые машины! Шахты, мануфактуры, пароходы, паровозы, автомобили, самолеты и даже паровые мотоциклы – везде использовались пыхтящие паровые двигатели, заставлявшие бойко крутиться колеса и валы механизмов! Детище Дж. Уатта - паровой молот занял ведущее место на металлообрабатывающих предприятиях, пришла эра парового отопления, тоже изобретенного Дж. Уаттом! Технический прогресс наступал, так откуда взялась допотопная уже и по тем временам единица мощности «лошадиная сил»?

А как поступил бы в наше время человек, пытающийся внедрить что-то новое, и неизвестное? Как убедить предпринимателя, что без твоего изобретения ему не обойтись?

Так и Джеймс Уатт пытался доказать преимущества использования своих паровых машин перед привычными лошадками, на которых «держалась» вся техника того времени.

Через столько лет трудно уже достоверно определить, с хозяином какого предприятия договаривался Уатт о замене лошадей на паровые машины, какие это были лошади: маленькие пони или рослые росинанты, но договор был заключен.

Дж. Уатту надо было доказать, что за одинаковое время его машина выполнит отнюдь не меньшую работу по подъему грузов, чем сильная лошадь! Думаете, хозяин доверил испытания Уатту? Отнюдь! Он сам в течение 8 часов из-под кнута поддерживал «рабочий дух» бедной лошади, чем довел ее до полного изнеможения. И все-таки за это же время паровая машина Уатта выполнила работу в 4 раза большую, что позволило изобретателю гордо объявит, что мощность его машины составляет 4 лошадиных силы!

Вот таким образом и появилась единица мощности «лошадиная сила».

Так сколько же это - 1 лошадиная сила?

Измерив общий вес поднятого лошадью груза и высоту, на которую он был поднят за какое-то время, Уатт рассчитал мощность работавшей лошади. Оказалось, что за 8 часов работы в «нечеловеческих» условиях, лошадь подняла на высоту одного метра около 2000000 кг груза, что в секунду составило 75 килограммов.

Вспомним формулы механической работы и мощности: A= FxS и N= A/t.

Единица мощности «лошадиная сила» соответствует мощности машины, поднимающей каждую секунду груз массой 75 кг на высоту в 1 метр.

А как сильна на самом деле лошадь?

Позднее оказалось, что без отдыха лошадь в таком темпе долго продержаться не сможет. При длительной нормальной работе мощность лошади составляет всего одну треть лошадиной силы, т.е. на самом деле 1 лошадиная сила значительно больше той мощности, которую средняя лошадь способна развивать хотя бы в течении одной минуты.

А если лошадь поднапрячь! Тогда мы можем замерить пиковую мощность, т.е. верхний предел мощности лошади. Измеренная пиковая мощность лошади за несколько секунд составляет около 14,9 л.с , (иногда ее называют «котловой « л.с.).

А мощность скаковой лошади – около 10 л.с.!

Как одна из основных единиц, «лошадиная сила продержалась до середины 20-го века.

В октябре 1960г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам была введена новая единая Международная система единиц СИ. В честь великого ученого Джеймса Ватта единица мощности в этой системе была названа Ваттом (вт). А лошадиная сила стала внесистемной единицей.

1 л.с. = 736 ватт.

В мире существует несколько единиц измерения под названием "лошадиная сила", и величины единиц лошадиной силы в разных странах отличаются друг от друга.

В большинстве европейских стран и в России 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт (иногда ее называют «метрическая лошадиная сила», а в англоязычных странах до сих пор лошадиную силу считают равной 745,6999 Вт (около 1,014 европейской лошадиной силы).
Обозначается лошадиная сила, как PS (Pferdestärke) в Германии, как CV (cheval-vapeur) во Франции, как hp (horsepower) в Англии.
Прошло более двухсот лет с возникновения единицы «лошадиная сила», а она до сих пор находит широкое применение. Так например, по-прежнему мощность автомобильных двигателей измеряют в лошадиных силах.

А вот интересное наблюдение на тему «Эх, прокачу»!
Будем считать, что мощность одной лошади, тянущей телегу с грузом, равна 1 л.с.
А если впрячь в одну упряжку большее число лошадей, как изменится их суммарная мощность?
Оказывается, не все так просто!

Общая мощность окажется на много меньше ожидаемой! Беспокойные лошадки будут мешать друг другу и мощность каждой из них будет тем меньше, чем больше количество лошадей в упряжке.
Просчитано, проверено и доказано!

Число лошадей упряжке - 2
Мощность каждой лошади - 0,92
Общая мощность - 1,9

Число лошадей упряжке - 3
Мощность каждой лошади - 0,85
Общая мощность - 2,6

Число лошадей упряжке - 4
Мощность каждой лошади - 0,77
Общая мощность - 3.1

Число лошадей упряжке - 5
Мощность каждой лошади - 0,7
Общая мощность - 3,5

Число лошадей упряжке - 6
Мощность каждой лошади - 0,62
Общая мощность - 3,7

Число лошадей упряжке - 7
Мощность каждой лошади - 0,55
Общая мощность - 3,8

Число лошадей упряжке - 8
Мощность каждой лошади - 0,47
Общая мощность - 3,8

Вот я здесь пишу, как лошадь …
А какова "лошадиная сила" человека?

Мощность обычного человека, измеренная в лошадиных силах, составляет всего около 0,04 л.с., и очень редко у самых-самых сильных доходит до 0,25 л.с. Но! В исключительных условиях человек на короткое время человек может развить пиковую мощность и до 1 л.с.

А вот подсчитано, что копая землю, человек совершает примерно за час такую же работу, что и человек при ходьбе, делая 5 км в час. Поэтому мощность землекопа равна самое большое 0,1 лошадиной силы, т.е. средняя мощность человека при продолжительной работе равна около 80 Вт, т.е. около 0,1 л.с.

И в заключение слова известного физика Содди:
«С некоторых точек зрения лошадь – это необычайно полезная машина. Каков её эффект, мы и не представляли себе, пока не явились автомобили, и вместо двух лошадей, обычно запрягаемых в экипаж, оказалось необходи­мым запрягать не меньше 12 или 15, иначе автомобиль останавливался бы у каждого пригорка».

Итак, да здравствует лошадь и «лошадиная сила»!

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.