Кі́нська си́ла (к. с.) — одиниця вимірювання потужності. Сучасні вчені дуже рідко користуються цією одиницею через її неоднозначне визначення, але, попри це, вона набула великого поширення, особливо в автомобільній індустрії.
Кінська сила | ||||
Одна механічна кінська сила піднімає 550 фунтів (250 кг) на висоту 1 фут (30,48 см) за 1 секунду | ||||
Загальна інформація | ||||
---|---|---|---|---|
Одиниця | потужності | |||
Позначення | к. с. або hp |
Стандартною одиницею системи SI для вимірювання потужності є ват.
Кінську силу вперше запропонував Джеймс Ватт для оцінки потужності парових двигунів. Виходили з того, що кінь може підіймати 33 000 фунтів зі швидкістю 1 фут на хвилину, що дорівнює 745,699881448 Вт.[] Цю одиницю до тепер використовують в англомовних країнах (позначення HP).
У європейських країнах кінська сила визначається як 75 кгс·м/с, що дорівнює 735,49875 Вт (іноді цю величину називають «метричною кінською силою»; позначення PS (нім.), CV (фр.), pk (нід.)).
Існують також інші визначення кінської сили.
Співвідношення величин
Назва | Формула | Потужність у ватах |
---|---|---|
Метрична кінська сила | ≡ 75 кгс·м/с | = 735,49875 Вт (точно) |
Механічна кінська сила | ≡ 33 000 фут·/хв. = 550 фут·lbf/с | = 745,69988 Вт |
Електрична кінська сила | ≡ 746 Вт | |
Котлова кінська сила | ≡ 33 475 BTU/ч | = 9809,5 Вт |
Для обчислення потужності двигуна в кіловатах слід використовувати співвідношення 1 кВт = 1,35962162 к. с. (1 к. с. = 0,73549875 кВт)
Історична довідка
Люди віддавна використовували коней як джерело тяглової сили. У XVIII столітті на основі спостережень за роботою коней були проведені розрахунки, що показали, яку корисну потужність розвиває кінь за тривалої роботи. Дослідник з Англії Джон Дезаґюльє оцінив потужність коня у 44 000 футо-фунтів-сили (59,656 Дж) за хвилину (103 кгс·м/с). Інший англієць, (Джон Смітон), підрахував, що кінь може виробляти 22 916 футо-фунтів-сили (31 070 Дж) за хвилину (53 кгс·м/с). Ще один англійський інженер (Томас Тредголд) оцінив потужність коня у 27 500 футо-фунтів-сили (37,285 Дж) за хвилину (64 кгс·м/с). Шотландський інженер і винахідник Джеймс Ватт встановив у 1782 році, що «пивоварний кінь» може виробляти 32 400 футо-фунтів (43 929 Дж) за хвилину (76 кгс·м/с).
Приблизно у 1789 році Джеймс Ватт увів термін «кінська сила», аби показати, що роботу скількох коней здатні замінити створювані ним парові машини. Зокрема стверджується, що одну з перших машин Ватта купив пивовар, щоб замінити нею коня, який приводив у дію водяну помпу. Згідно з поширеною легендою, при цьому пивовар вирішив шахраювати, обравши найсильнішого коня і змусивши його працювати на межі сил. Ватт прийняв і навіть перевищив отримане пивоваром значення, і еталоном стала саме потужність побудованої машини, незважаючи на те, що реальна потужність, яку розвиває кінь при нормальній роботі протягом тривалого часу, є значно меншою — за деякими оцінками, у півтора раза. Наступного року Джеймс Ватт і Метью Болтон стандартизували це значення потужності на рівні 33 000 футофунтів-сили (44 742 Дж) за хвилину.
У той час у Великій Британії для підняття з шахт вугілля, води й людей використовувались бочки об'ємом від 140,9 до 190,9 л. Існує одиниця об'єму барель, що ґрунтується на масі типової бочки (англ. barrel) з вантажем, яка важила 380 фунтів (1 фунт = 0,4536 кг), тобто 1 барель = 172,4 кг. Витягти таку бочку могли лише пара коней за канат, перекинутий через блок.
Зусилля, створюване середнім робочим конем упродовж 8 годин роботи, становить 15 % від його ваги, або 75 кгс при масі у 500 кг. За 8 годин кінь, розвиваючи таке зусилля, може пройти 28,8 км (2 морські милі) зі швидкістю 3,6 км/год (1 м/с). Встановивши це, Дж. Ватт дійшов висновку, що кінська вила в англійських мірах набуде виду 1 к. с. = 1/2 бареля × 2 морських милі/год = 1 барель × морська миля/год (тут барель прийнятий за одиницю сили, а не маси). Те ж саме у дрібніших одиницях становить 380 фунтів на 98,4 футів/хв, що приблизно дорівнює 846,4 Вт. Якщо заокруглити розрахунки у фунто-футах за хвилину (залишивши прискорення вільного падіння в одиницях SI, рівним 9,80665 м/с2, то 1 ват = 433,9735 фунто-футів/хв) і прийняти вантаж, який має тягнути кінь зі сталою швидкістю 1 м/с рівним 75 кг, то кінська сила дорівнюватиме 736,56 ват, що становить приблизно 320 000 фунто-футів за хвилину. Тому 1 кінську силу вважають еквівалентною 735,5 ватам.
У 1993 році Р. Д. Стівенсон і Р. Дж. Вассерсуг опублікували листування в журналі Nature, узагальнюючи вимірювання та розрахунки максимальної та постійної продуктивності коня. Посилаючись на вимірювання, проведені на ярмарку штату Айова у 1926 році, вони повідомили, що пікова потужність коня протягом декількох секунд досягала 14,9 к. с..
Здорова людина може короткочасно видавати приблизно 1,2 к. с. (0,89 кВт) і підтримувати приблизно 0,1 к. с. (0,075 кВт) необмежено довго; треновані спортсмени можуть короткочасно досягати приблизно 2,5 к. с. (1,9 кВт) і 0,35 к. с. (0,26 кВт) протягом декількох годин.
Див. також
Примітки
- Popular Mechanics. September 1912, page 394 [ 22 травня 2021 у Wayback Machine.]
- Kirby, Richard Shelton (1 серпня 1990). Engineering in History. Dover Publications. с. 171. ISBN . Процитовано 13 червня 2018.
- Двигатели и движители. Журнал «Наука и Техника». оригіналу за 9 вересня 2011. Процитовано 8 червня 2009.
- Перельман Я. И. Физика на каждом шагу. — М.: ОГИЗ. Детгиз. — 1934. — 263 с.
- Popular Mechanics. September 1912, page 394 [ 2021-05-22 у Wayback Machine.]
- Енохович, А.С. Справочник по физике и технике. — 3-е изд., перераб. и доп. — М., 1989. — 224 с. — .
- Stevenson, R. D.; Wassersug, R. J. (1993). Horsepower from a horse. Nature. 364 (6434): 195. Bibcode:1993Natur.364..195S. doi:10.1038/364195a0. PMID 8321316. S2CID 23314938.
- Collins, E. V.; Caine, A. B. (1926). Testing Draft Horses. Iowa Agricultural Experiment Station Bulletin. 240: 193—223. оригіналу за 7 червня 2020. Процитовано 6 вересня 2021.
- Eugene A. Avallone et al., (ed), Marks' Standard Handbook for Mechanical Engineers 11th Edition , Mc-Graw Hill, New York 2007, , page 9-4.
- Ebert, T. R. (Dec 2006). Power output during a professional men's road-cycling tour. International Journal of Sports Physiology and Performance. 1 (4): 324—325. doi:10.1123/ijspp.1.4.324. PMID 19124890. S2CID 13301088.
Ця стаття не містить . (грудень 2015) |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет