Кто быстрее? Объяснение и моделирование: мощность против крутящего момента

Итак, у нас есть два одинаковых автомобиля. Единственное различие между ними заключается в том, что один развивает мощность 1000 лошадиных сил и крутящий момент 500 фунт-футов, а другой — 500 лошадиных сил и крутящий момент 1000 фунт-футов. Вопрос в следующем: если бы эти два автомобиля столкнулись на дистанции в четверть мили, кто бы победил? Мощность или крутящий момент? Именно на этот вопрос мы сегодня и ответим, и, ответив на него, мы получим более глубокое понимание мощности, крутящего момента и динамики автомобиля, а также, возможно, и головную боль. Итак, начнём. Эти цифры — пиковые значения крутящего момента и мощности, но прежде чем мы их используем, нам нужно знать, при каких оборотах двигателя эти пиковые значения достигаются. Для справедливости будем считать, что пиковая мощность и крутящий момент достигаются при одинаковых оборотах двигателя для обоих автомобилей. Итак, предположим, что пиковая мощность достигается при 5000 об/мин, а пиковый крутящий момент — при 2500 об/мин. Если вы уже немного знакомы с крутящим моментом и лошадиной мощностью, то, возможно, заметите, что с одним из наших двигателей что-то не так. Чтобы продемонстрировать проблему, а также продемонстрировать первый урок в этом видео, я воспользуюсь этой удобной формулой, которая гласит, что лошадиная мощность равна крутящему моменту, умноженному на число оборотов в минуту, делённому на 5252. Та же формула для метрических единиц будет выглядеть так: киловатты равны крутящему моменту в Н·м, умноженному на число оборотов в минуту, делённому на 9549, но сегодня я буду использовать имперские единицы, потому что позже в видео мы будем вводить данные в программу-симулятор, запрограммированную в имперских единицах. Однако уроки и концепции, изучаемые в этом видео, совершенно независимы и одинаково применимы как к метрической, так и к имперской системе мер. Теперь мы узнаем кое-что о лошадиной мощности и крутящем моменте, показав, почему наш двигатель, ориентированный на лошадиную мощность, на самом деле невозможен. Затем мы исправим этот двигатель, чтобы сделать нашу гонку честной и возможной. Допустим, мы хотим узнать, какой крутящий момент этот двигатель генерирует при пиковой мощности в лошадиных силах, которая, как мы и сказали, составляет 5000 об/мин. Итак, согласно нашей формуле 1000 = x умножить на 5000 / 5252. Если мы решим относительно X, это даст нам 1050,4 фунт-фут крутящего момента. Что выше, чем наш пиковый крутящий момент 500. Факторы не сходятся. Как видно из нашей простой формулы, лошадиная сила — это крутящий момент, умноженный на об/мин, деленный на константу, поэтому лошадиная сила по сути это крутящий момент, умноженный на об/мин. Другими словами, лошадиная сила содержит в себе как величину крутящего момента, так и частоту приложения крутящего момента. Проще говоря: лошадиная сила — это крутящий момент с течением времени, где время представлено об/мин, оборотами в минуту. Итак, если мы достигаем 1000 лошадиных сил при 5000 об/мин, то наш пиковый крутящий момент просто не может быть 500 фунт-фут. И это потому, что лошадиная сила является произведением как значения крутящего момента, так и частоты его приложения. Если и крутящий момент, и частота его приложения высоки, то и мощность, конечно же, будет высокой. Невозможно получить высокую мощность при очень низком крутящем моменте. Единственный способ добиться этого — компенсировать низкий крутящий момент очень высокой частотой приложения крутящего момента или очень высокими оборотами. Если вы не можете наносить сильные удары, вам придётся наносить больше ударов за тот же промежуток времени, чтобы нанести тот же урон. В нашем случае у нас высокий показатель мощности, 1000, при относительно низкой частоте вращения, 5000, и это говорит нам о том, что крутящий момент должен быть высоким. Другими словами, мы наносим большой урон относительно небольшим количеством ударов, и это говорит нам о том, что каждый из наших ударов определённо имеет ударную силу. Это показывает нам, как взаимосвязаны крутящий момент, мощность и обороты. Неверно и ошибочно пытаться рассматривать и сравнивать их изолированно друг от друга. Итак, если мы хотим двигатель мощностью 1000 лошадиных сил и крутящим моментом 500 фунт-футов, то пиковая мощность не может быть достигнута при 5000 об/мин. Если мы хотим наносить тот же урон, но при этом сохранять слабые удары, нам нужно увеличить их количество. Особая благодарность моим покровителям: Дэниелу Пепе Брайану Альваресу Питеру Делла Флора Дэйву Вествуду Джо Си Звоа Меда Беда Тома Марини Коулу Филипс #d4a #лошадиная сила #крутящий момент 00:00 Объяснение 05:40 Моделирование 11:56 Результаты