Caballos de fuerza es una unidad de potencia, y millas por hora es una unidad de velocidad. La física nos dice que el poder y la velocidad (o velocidad) están relacionados por la ecuación Poder = Fuerza • Velocidad. Según esta relación, todo lo que necesitamos saber es la fuerza ejercida sobre un cuerpo para poder convertir su potencia y la velocidad con la que viaja. Sin embargo, la fuerza, también conocida como empuje, no siempre es fácil de determinar. Una forma de hacerlo es medir la masa del objeto, hacer una prueba de aceleración y aplicar la segunda ley de Newton.

¿Qué es la potencia?

El término "potencia" fue introducido por James Watt, un primer desarrollador de la máquina de vapor. Él acuñó el término para medir el poder de una máquina, o la cantidad de trabajo que era capaz de hacer en una cantidad de tiempo dada. En física, el trabajo es la cantidad de fuerza necesaria para mover un objeto a cierta distancia. Según su observación de los caballos, Watt definió una potencia de 33,000 pie-libras /minuto, o 550 pie-libras /segundo. En el sistema métrico, la unidad de potencia es el vatio, que lleva el nombre de Watt, y 1 caballo de fuerza equivale a 746 vatios o 0,774 kilovatios.

Measuring Force

Puede que le interese qué tan rápido puede ir un automóvil con un motor que desarrolla una cierta cantidad de caballos de fuerza, pero solo se puede determinar la relación entre la potencia y la velocidad caso por caso. Esto se debe a que el valor de la fuerza que necesita para conectarse a la ecuación relacionada con la potencia y la velocidad depende del peso del automóvil y de la velocidad de aceleración del automóvil. Estas son variables Para ilustrarlo, hagamos un ejemplo con un 2017 Maserati GranTurismo coupé, que tiene un peso en vacío de 4.145 libras. y un motor V8 que desarrolla 454 caballos de fuerza.

Para medir la fuerza o el empuje, primero debe encontrar la masa del automóvil. Cuando lo pesas, en realidad no obtienes la masa, sino el peso, que es la masa multiplicada por la aceleración debida a la gravedad, que es 32 pies /segundo ^{2. Si mides el peso en libras, divide ese número por 32 pies /segundo 2 para obtener la masa en unidades llamadas babosas. La masa de nuestro Maserati es de aproximadamente 130 babosas.}

Ahora es el momento de hacer una prueba de aceleración para determinar cuánto tarda el automóvil en alcanzar una velocidad de 60 millas por hora desde un punto muerto. Convierta esa velocidad final a pies /segundo y divídala por el tiempo que le tomó alcanzar esa velocidad. Eso te da la aceleración promedio. Ahora tiene todo lo que necesita para encontrar el empuje desarrollado por el motor porque, según la Segunda Ley de Newton, Force (Thrust) = Mass • Acceleration.

Las pruebas de aceleración realizadas en el 2017 Maserati GranTurismo confirman que puede acelerar de 0 a 60 millas por hora (88 pies por segundo) en aproximadamente 5 segundos. Al dividir la velocidad máxima en pies por segundo por 5 segundos, obtenemos una aceleración promedio de 17.6 pies /segundo ^{2. Eso significa que el motor se desarrolla (130 babosas • 17.6 pies /s 2) = 2.288 libras de empuje a máxima aceleración.}

Relacionando la potencia con la velocidad

Usted conoce la potencia nominal del motor motor, y ahora conoce el empuje, por lo que puede calcular la velocidad con la que viajará el automóvil: velocidad = potencia /fuerza. Para llegar a una respuesta, observamos que 1 caballo de fuerza = 550 pies-lb /s, y el motor desarrolla 454 HP, que es 249,700 pies-lb /s. Dividimos eso por el empuje calculado en la prueba de aceleración. En consecuencia, el Maserati GranTurismo debería poder viajar a una velocidad de 109 pies /segundo, o un poco más de 74 millas por hora mientras desarrolla esa cantidad de empuje.

Un Maserati en realidad puede viajar más rápido que 74 millas por hora; el automóvil es conocido como uno de los más rápidos, si no el más rápido, del mundo. Sin embargo, no desarrollará su velocidad máxima mientras desarrolla esa cantidad de empuje. La velocidad y la fuerza están en una relación inversa, por lo que la reducción de la aceleración, que reduce la fuerza que el motor necesita para ejercer, aumenta la velocidad. Si posee un Maserati y quiere ver qué tan rápido realmente funciona, tenga cuidado con el acelerador.