В 18 веке изобрели паровую машину. Но как объяснить потребителям, насколько она мощная? Инженер и изобретатель Джеймс Уатт придумал простой и гениальный прием — он сравнил силу машины с силой лошади. Так родилась всем известная "лошадиная сила" (л.с.). Для того времени это был "маркетинговый ход", говоря современным языком.
Уатт подсчитал: одна лошадь может поднять 330 фунтов угля на высоту 100 футов за минуту. Это 745,7 ватт. Цифра совершенно не запоминающаяся. Но люди поняли главное на тот момент — паровая машина заменяет собой десятки лошадей. А сколько конкретно лошадей она заменит — отражает показатель мощности.
Технологии пошли вперед, а единица измерения осталась.Сегодня лошадиная сила — архаика. В системе СИ мощность давно измеряют в ваттах: 1 л.с. = 735,5 Вт.
Но привычка и образ тягового животного сильнее логики. Автопроизводители до сих пор используют "лошадей" — так звучит солиднее.
Фраза "этот двигатель выдаёт 150 л.с." звучит понятнее, чем "мощность мотора составляет 110, 325 кВт".
В л.с. также считают налог на транспортное средство в России, принимая 1 л.с. равной 735,499 Вт, и поэтому существует понятие налоговой лошадиной силы.
Сегодня мощность двигателей измеряется сотнями, а то и тысячами "лошадей". Например:
обычный хэтчбек — 100–150 л.с.;
Ferrari SF90 Stradale — 1000 л.с. (и это гибрид!);
Bugatti Chiron — 1500 л.с.;
электромобили вроде Tesla Model S Plaid — 1020 л.с.
Но есть легкий гоночный автомобиль без кузова с мотором от мотоблока. Он называется "карт". Время его разгона впечатляет — 3-4 cек. до 100 км/час. А скорость может достигать 260 км/час. Откуда такая динамика при мощности движка всего в 6–15 л.с., спросите вы.
Все дело в "удельной мощности" — отношении полной мощности мотора к снаряженной массе автомобиля. У карта этот показатель в среднем составляет 0,1-0,15. Для сравнения, у Audi TT с 272-сильным движком тоже 0,15, а у самосвала КАМАЗ — 0,03.
Грубо говоря удельная мощность — это количество силы на килограмм веса. Можно думать об этом показателе как о "плотности мощности":
Лошадь весит 500 кг и выдает 1 л.с. → ее удельная мощность — 1/500 = 0,002 "лошади на кило".
Спортивный мотоцикл (200 л.с., 200 кг) → 1 л.с./кг — в 500 раз "плотнее"!
Чем выше это соотношение, тем резче ускорение, выше скорость и ярче ощущения движения.
Пример: слабенький 9-сильный карт весит как "три ведра воды". Но его удельная мощность близка к спорткару: на поворотах он "прилипает" к трассе, при этом мощно ускоряясь за доли секунды. И здесь роль также играет его низкий центр тяжести и геометрия.
А КАМАЗ с его сотнями "лошадей" не может так быстро преображать энергию мотора в движение — он тяжелый и большой.
Картинг — это "чистая физика": минимум веса, максимум отдачи. Даже слабый мотор здесь превращается в "зверя", потому что ему не приходится таскать лишнюю массу.
Философия удельной мощности
Это не просто цифры и формулы. Это закон природы: чтобы быть быстрым, надо увеличивать силу, либо уменьшать вес. Именно поэтому:
самолеты делают из алюминия, а не из стали;
боксеры-легковесы бьют быстрее и сильнее тяжеловесов (относительно своего веса).
Так что важнее: много "лошадей" или мало килограммов?
Ответ: их соотношение. Можно поставить реактивный двигатель на телегу, но она развалится. А можно сделать как Bugatti — 1500 л.с. + углеродное волокно, чтобы каждая "лошадь" работала на пределе.
Но и удельная мощности решает не все... Разберем на конкретном примере.
Когда мощность бьет мгновенно
С появлением электрических картов стало еще интереснее. Возьмем электрокарт мощность 15 л.с. и его бензинового "собрата" той же массы, но большей мощностью — 20 л.с. У электрического — удельная мощность 0,15 л.с./кг, у бензинового — 0,2 л.с./кг. Кто из них быстрей при старте с места. Более вероятный ответ — электрокарт: у него низкий крутящий момент: разгоняется он резче, даже при меньшей удельной мощности. Проще говоря — электромотору не нужно долго раскручиваться.
Почему Tesla "делает" Ferrari на старте?
У Ferrari может быть 800 л.с., но она весит полторы тонны. А Tesla — 1000 л.с. при двух тоннах массы. Казалось бы, проигрыш последней по полной и удельной мощности очевиден. Но у электромобиля моментальная отдача мощности, и первые 100 км/ч он наберет в разы шустрее — каждая его "лошадь" быстрее включается в разгон.
Тут важный момент: у ДВС и тяговых электродвигателей разная "манера" отдачи мощности. Мощность — важна, но главное — как она используется.
А то, что ДВС — "полный отстой" по эффективности и КПД, я уже писал здесь.
Какова "истинная" мощность настоящей лошади?
А теперь самое интересное!
Автопроизводители в характеристиках машины обычно указывают максимальную мощность двигателя.
А вот как насчёт настоящих лошадей?
Оказывается, скаковой жеребец на коротком рывке может выдать до 15 л.с..., но лишь на несколько секунд. Следуя логике современных автопроизводителей мощность живого коня скаковой породы именно составит 15 л.с...
Как вам такая арифметика, друзья?
