È probabile che tu abbia sentito parlare di potenza. Quasi ogni pubblicità di auto in TV ne fa menzione, le persone che parlano delle loro auto spargono la voce e persino la maggior parte dei tosaerba hanno un grande adesivo su di loro per dirti la potenza nominale.
Ma cos'è la potenza e cosa significa la potenza in termini di prestazioni? In questo articolo imparerai esattamente cos'è la potenza e come applicarla alla tua vita di tutti i giorni.
Il termine potenza è stato inventato dall'ingegnere James Watt. Watt visse dal 1736 al 1819 ed è famoso soprattutto per il suo lavoro sul miglioramento delle prestazioni dei motori a vapore. Lo ricordiamo anche tutti i giorni quando si parla di lampadine da 60 watt.
La storia racconta che Watt stava lavorando con i pony che sollevavano carbone in una miniera di carbone e voleva un modo per parlare dell'energia disponibile da uno di questi animali. Ha scoperto che, in media, un pony da miniera potrebbe fare 22.000 piedi per libbra di lavoro in un minuto. Ha quindi aumentato quel numero del 50 percento e ha fissato la misurazione della potenza a 33.000 piedi per libbra di lavoro in un minuto. È quell'unità di misura arbitraria che si è fatta strada nel corso dei secoli e ora appare sulla tua auto, sul tuo tosaerba, sulla tua motosega e persino in alcuni casi sul tuo aspirapolvere.
Ciò che significa potenza è questo:a giudizio di Watt, un cavallo può fare 33.000 piedi per libbra di lavoro al minuto. Quindi, immagina un cavallo che solleva carbone da una miniera di carbone come mostrato sopra. Un cavallo che esercita 1 cavallo può sollevare 330 libbre di carbone 100 piedi in un minuto, o 33 libbre di carbone 1.000 piedi in un minuto, o 1.000 libbre 33 piedi in un minuto. Puoi inventare qualsiasi combinazione di piedi e chili che ti piace. Finché il prodotto è di 33.000 piedi per libbra in un minuto, hai una potenza.
Probabilmente puoi immaginare che non vorresti caricare 33.000 libbre di carbone nel secchio e chiedere al cavallo di spostarlo di 1 piede in un minuto perché il cavallo non potrebbe spostare un carico così grande. Probabilmente puoi anche immaginare che non vorresti mettere 1 libbra di carbone nel secchio e chiedere al cavallo di correre per 33.000 piedi in un minuto, poiché ciò si traduce in 375 miglia all'ora e i cavalli non possono correre così velocemente. Tuttavia, se hai letto Come funziona un blocco e un placcaggio, sai che con un blocco e un placcaggio puoi facilmente scambiare il peso percepito con la distanza usando una disposizione di pulegge. Quindi potresti creare un sistema di paranco e paranco che metta una quantità confortevole di peso sul cavallo a una velocità confortevole, indipendentemente da quanto peso ci sia effettivamente nella benna.
La potenza può essere convertita anche in altre unità. Ad esempio:
In questo articolo imparerai tutto sulla potenza e cosa significa in riferimento alle macchine.
Se vuoi conoscere la potenza di un motore, collega il motore a un dinamometro . Un dinamometro carica il motore e misura la quantità di potenza che il motore può produrre rispetto al carico.
Allo stesso modo, se si collega un albero a un motore, il motore può applicare coppia all'albero. Un dinamometro misura questa coppia. Puoi convertire facilmente la coppia in potenza moltiplicando la coppia per giri/min/5.252.
Puoi farti un'idea di come funziona un dinamometro nel modo seguente:immagina di accendere il motore di un'auto, metterlo in folle e metterlo a terra. Il motore girava così veloce da esplodere. Non va bene, quindi su un dinamometro si applica un carico al motore a pavimento e si misura il carico che il motore può sopportare a diversi regimi del motore. Potresti agganciare un motore a un dinamometro, metterlo a terra e utilizzare il dinamometro per applicare un carico sufficiente al motore per mantenerlo, diciamo, a 7.000 giri / min. Registra quanto carico può sopportare il motore. Quindi si applica un carico aggiuntivo per abbassare il regime del motore a 6.500 giri/min e registrare il carico lì. Quindi si applica un carico aggiuntivo per farlo scendere a 6.000 giri/min e così via. Puoi fare la stessa cosa iniziando a 500 o 1.000 giri / min e salendo. Ciò che i dinamometri misurano effettivamente è la coppia (in libbre-piedi) e per convertire la coppia in potenza è sufficiente moltiplicare la coppia per giri/min/5.252.
Se si tracciano i valori di potenza rispetto ai giri/min del motore, ciò che si ottiene è una curva di potenza per il motore. Una tipica curva di potenza per un motore ad alte prestazioni potrebbe assomigliare a questa (questa è la curva per il motore da 300 cavalli nella Mitsubishi 3000 biturbo):
Ciò che un grafico come questo indica è che qualsiasi motore ha una potenza di picco -- un valore di giri al quale la potenza disponibile dal motore è al massimo. Un motore ha anche una coppia di picco ad un determinato numero di giri. Lo vedrai spesso espresso in un opuscolo o in una recensione su una rivista come "320 CV a 6500 giri / min, coppia di 290 libbre-piedi a 5000 giri / min" (i dati per la Shelby Serie 1 del 1999). Quando la gente dice che un motore ha "molta coppia ai bassi regimi", significa che la coppia massima si verifica a un valore di giri/min abbastanza basso, come 2.000 o 3.000 giri/min.
Un'altra cosa che puoi vedere dalla curva di potenza di un'auto è il punto in cui il motore ha la massima potenza. Quando si tenta di accelerare rapidamente, si desidera mantenere il motore vicino al punto di massima potenza in curva. Questo è il motivo per cui spesso si scala per accelerare:scalando, si aumenta il regime del motore, che in genere si avvicina al punto di potenza massima in curva. Se vuoi "lanciare" la tua auto da un semaforo, in genere devi far girare il motore per portare il motore al suo massimo regime di potenza e quindi rilasciare la frizione per scaricare la massima potenza agli pneumatici.
Una delle aree in cui le persone parlano di più di potenza è quella delle auto ad alte prestazioni. Nella prossima sezione parleremo della connessione lì.
CoppiaImmagina di avere una grande chiave a tubo con un manico lungo 2 piedi su di esso e di applicare 50 libbre di forza a quel manico di 2 piedi. Quello che stai facendo è applicare una coppia, o forza di rotazione, di 100 piedi per libbra (50 libbre per un manico lungo 2 piedi) al bullone. Potresti ottenere la stessa coppia di 100 libbre-piedi applicando 1 libbra di forza all'estremità di una maniglia da 100 piedi o 100 libbre di forza a una maniglia da 1 piede.
Un'auto è considerata "ad alte prestazioni" se ha molta potenza rispetto al peso dell'auto. Questo ha senso:più peso hai, maggiore è la potenza necessaria per accelerarlo. Per una determinata quantità di potenza si desidera ridurre al minimo il peso per massimizzare l'accelerazione.
La tabella seguente mostra la potenza e il peso di diverse auto ad alte prestazioni (e un'auto a basse prestazioni per confronto). Nel grafico puoi vedere la potenza massima, il peso dell'auto, il rapporto peso/potenza (cavalli divisa per il peso), il numero di secondi che l'auto impiega per accelerare da zero a 60 mph e il prezzo.
Puoi vedere una correlazione molto precisa tra il rapporto peso/potenza e il tempo da 0 a 60 -- nella maggior parte dei casi, un rapporto più alto indica un'auto più veloce. È interessante notare che c'è meno correlazione tra velocità e prezzo. La Vipera sembra davvero un buon rapporto qualità-prezzo su questo particolare tavolo!
Se vuoi un'auto veloce, vuoi un buon rapporto peso/potenza. Vuoi molta potenza e peso minimo. Quindi il primo punto di partenza è pulire il bagagliaio.
Per ulteriori informazioni sulla potenza e argomenti correlati, controlla i link che seguono.
Pubblicato originariamente:1 aprile 2000
