Les voitures ont depuis longtemps remplacé les voitures en bois, mais nous continuons toujours à mesurer la puissance du moteur en chevaux. D’où vient cette étrange unité de mesure et pourquoi ne pas s’en débarrasser ?
Un peu d'histoire
La puissance est peut-être l’une des unités de mesure les plus ironiques de notre époque. Officiellement, la puissance est déterminée en watts, mais pour mesurer la puissance des moteurs de voitures, on utilise des « chevaux » à l'ancienne. C’est pour le moins inhabituel, car nous n’utilisons pas la luminosité des bougies ni ne mesurons la distance avec nos coudes pour déterminer l’intensité de la lumière.
L'histoire de la création du concept de « puissance » remonte à la fin du XVIIIe siècle. Dans les années 1760, le célèbre physicien et inventeur écossais James Watt décida de modifier la machine à vapeur existante de Newcomen. La centrale à vapeur, construite plusieurs décennies plus tôt, servait à pomper l’eau des mines. Watt s'est rendu compte que la voiture pouvait être considérablement améliorée et rendue plus productive. Au cours de nombreuses expériences, Watt a remplacé le cylindre du piston en métal par un cylindre en bois lubrifié avec de l'huile de cale. Le scientifique a également réduit le cycle de l'eau et apporté des modifications significatives à la conception de la machine à vapeur. En conséquence, le moteur amélioré de Watt était quatre fois plus efficace que la centrale à vapeur de Newcomen. L’invention du scientifique a marqué le début de la révolution industrielle, d’abord en Angleterre puis dans le monde entier.
Démarche marketing
Watt a initialement décidé de vendre son nouveau moteur dans le cadre d'un système de redevances. Il a proposé à l'acheteur de lui restituer un tiers de l'argent économisé sur le carburant. Mais le plan n’a pas fonctionné et Watt a tenté une démarche marketing très inhabituelle. À cette époque, la plupart des travaux se faisaient à l’aide de chevaux. Par conséquent, pour intéresser les gens au développement du scientifique, Watt a mis au point une unité de mesure - la puissance, intuitive à la fois pour les agriculteurs et les hommes d'affaires. Pour déterminer combien de chevaux pourraient être remplacés par une machine à vapeur, le scientifique a mené plusieurs expériences dans des mines de charbon.
À cette époque, en Angleterre, des barils de 1 baril (environ 159 litres) étaient utilisés pour extraire l'eau de la mine. Ce poids ne pouvait être tiré que par deux chevaux de trait moyens à une vitesse moyenne de 2 mph. Ainsi, un cheval équivalait à un baril multiplié par un mile/heure. Si cette valeur est convertie en énergie, nous obtenons environ 45 000 joules ou 746 watts. Et c'est ainsi que 1 ch a été atteint. est devenu égal à environ 746 watts. Bien entendu, cette valeur est très arbitraire, car tous les chevaux sont différents et l'angle d'élévation et la force de frottement n'ont pas été pris en compte dans les expériences. Étonnamment, après la valeur proposée par Watt, ses machines à vapeur ont commencé à se vendre beaucoup plus efficacement. En 1882, l'unité mondiale de mesure de la puissance, « W », a été adoptée, mais, par habitude, les gens continuent de mesurer la puissance du moteur en chevaux. Êtes-vous d’accord que c’est beaucoup plus pratique ?
HISTOIRE
En fait, tout a commencé avec l’invention par James Watt de la machine à vapeur à double effet en 1782. Contrairement aux premières machines à vapeur, celle-ci s’est révélée extrêmement économique et facile à contrôler. Mais comme toute invention, la machine restait inutile pour l’inventeur s’il n’y avait pas d’utilisation commerciale de la machine. Des relations publiques pour l'invention étaient nécessaires.
Il a proposé d'utiliser son invention pour pomper l'eau d'une mine. Mais comment expliquer à des propriétaires de mines avares ce qu’on leur propose d’acheter et quels sont les avantages de ce nouveau dispositif ?
En observant la source d'énergie traditionnelle, le cheval, Watt a conclu que le cheval moyen pouvait soulever une charge de 180 livres (181 pieds) par minute. En arrondissant les calculs en livres-pieds par minute, il décida que la puissance serait égale à 33 000 de ces mêmes livres-pieds par minute.
Les calculs de Watt faisaient référence à la puissance en chevaux moyenne au fil du temps. En bref, un cheval peut développer une puissance d'environ 1 000 kgf m/s, ce qui correspond à 9,8 kW ou 33 475 BTU/h (puissance de chaudière).
Ainsi, afin d’évaluer la puissance des nouveaux moteurs, nous avons procédé comme suit. Ils ont attelé un cheval à une pompe de relevage d'eau ordinaire et ont vu combien d'eau il pouvait soulever en une journée. Ensuite, ils ont connecté une machine à vapeur à la même pompe et ont vu quel serait le résultat en une journée de fonctionnement. Ils ont divisé la deuxième quantité par la première et ont utilisé ces chiffres pour expliquer aux propriétaires de la mine que la pompe remplace le nombre N de chevaux. La puissance obtenue à la suite de la première expérience est devenue une référence et a été appelée « puissance ».
En effet, la puissance qu'un cheval moyen est capable de développer pendant une durée quelconque est inférieure à la valeur obtenue par Watt. Soit le conducteur travaillait très bien, soit le cheval était très « entraîné ». Bien sûr, les chevaux sont différents et il est impossible de s’attendre à ce qu’un cheval de trait et un cheval arabe développent la même puissance. Mais quand un cheval crée-t-il ce genre de pouvoir ? Pour répondre à cette question dans le magazine American Scientist, l'un des auteurs a proposé l'option suivante : la puissance d'un cheval est développée par un cheval pesant 750 kilogrammes, sautant par-dessus un obstacle de 183 centimètres de large et de haut.
Dans ce cas, vous devriez connaître un peu l’historique du problème. Le manche ne pouvait pas s'adapter à un cheval de taille normale. Des poneys ont été utilisés pour le travail !
En tant qu'unité de puissance, Watt a proposé à un moment donné une unité telle que le « cheval-vapeur ». Cette unité de puissance convenait aux propriétaires de mines, mais pas du tout aux physiciens. En 1882, la British Association of Engineers décida de donner son nom à une unité de puissance. C’était la première fois dans l’histoire de la technologie qu’une unité de mesure recevait son propre nom.
Variantes de définitions de puissance
Dans la plupart des pays européens, y compris la Russie, la puissance est définie comme 75 kgf m/s, c'est-à-dire comme une puissance suffisante pour soulever une charge pesant 75 kg à une hauteur de 1 mètre en 1 seconde. Dans ce cas, 1 litre. Avec. est exactement 735,49875 W, ce qui est parfois appelé puissance métrique (désignation allemande. PS, fr. ch, Pays-Bas pk), bien qu’il ne fasse pas partie du système d’unités métriques.
Aux États-Unis et en Grande-Bretagne, les mesures dans l'industrie automobile assimilent encore souvent la puissance à 745,69987158227022 W (désignation anglaise. HP), ce qui équivaut à 1,013869665424 chevaux métriques.
Aux États-Unis, la puissance électrique et la puissance des chaudières (utilisées dans l’industrie et l’énergie) sont également utilisées.
Rapports
Puissance du moteur
Pour la puissance d’un moteur de voiture, il existe non seulement différentes unités de mesure, mais également différentes méthodes de mesure qui donnent des résultats différents. La manière standard de mesurer la puissance en Europe est en kilowatts. Si la puissance est indiquée en chevaux-vapeur, les méthodes de mesure dans différents pays peuvent différer (même si la même puissance est utilisée).
Les États-Unis et le Japon utilisent leurs propres normes pour déterminer la puissance du moteur, mais elles sont depuis longtemps presque complètement unifiées avec les autres. Aux États-Unis comme au Japon, il existe deux types d’indicateurs :
Mesure nette
Mesure de la puissance nette du moteur net, filet) prévoit l'essai au banc d'un moteur équipé de tous les organes auxiliaires nécessaires au fonctionnement du véhicule : générateur, silencieux, ventilateur, etc.
Mesure brute
Indiqué par l'anglais. ch. Mesurer la puissance brute du moteur brutal, brut) implique un essai au banc d'un moteur qui n'est pas équipé de toutes les unités supplémentaires nécessaires au fonctionnement du véhicule : un générateur, une pompe du système de refroidissement, etc.
Cette puissance nominale peut donner une valeur supérieure à la puissance nette de 10 à 20 % ou plus que ce qui était largement utilisé par les constructeurs automobiles nord-américains à une certaine époque (avant l'établissement d'une nouvelle norme fédérale en 1972), gonflant ainsi la puissance nominale du moteur.
Entre autres choses, il faut tenir compte du fait que les motoristes mesurent la puissance en utilisant le type de carburant pour lequel le moteur est conçu. Autrement dit, si lors de la conception, le moteur a été conçu pour le carburant de travail AI-95, il produira alors la puissance déclarée sur l'AI-95 (bien sûr, non fabriqué en Russie).
Et les motoristes japonais testent et mesurent la puissance du carburant avec l'indice d'octane maximum disponible sur le marché. Et au Japon, dans les stations-service, le carburant avec un indice d'octane de 100 est en vente libre !
QUESTION : Sur quels chevaux payons-nous des impôts ?
Tout le monde connaît l'unité de pouvoir obsolète "Puissance", qui a maintenant été remplacée par l'unité SI standard, le watt.
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Cependant, il est encore largement utilisé, par exemple dans l’industrie automobile. Les scientifiques utilisent rarement cette unité en raison de son interprétation ambiguë.
Alors, qu’est-ce que la « puissance » ? Les ouvrages de référence en physique indiquent que la puissance est de 75 kgf*m/s, soit exactement 735,49875 W. Pour imaginer quand un cheval développe une telle puissance, il faut se pencher sur l’histoire de cette unité.
La « puissance » a été proposée pour la première fois par James Watt, l'inventeur de la machine à vapeur. Il a proposé d'utiliser son invention pour pomper l'eau d'une mine. Mais comment expliquer à des propriétaires de mines avares ce qu’on leur propose d’acheter et quels sont les avantages de ce nouveau dispositif ? Ainsi, afin d’évaluer la puissance des nouveaux moteurs, nous avons procédé comme suit. Ils ont attelé un cheval à une pompe de relevage d'eau ordinaire et ont vu combien d'eau il pouvait soulever en une journée. Ensuite, ils ont connecté une machine à vapeur à la même pompe et ont vu quel serait le résultat en une journée de fonctionnement. Ils ont divisé la deuxième quantité par la première et ont utilisé ces chiffres pour expliquer aux propriétaires de la mine que la pompe remplace le nombre N de chevaux. La puissance obtenue à la suite de la première expérience est devenue une référence et a été appelée « puissance ».
En effet, la puissance qu'un cheval moyen est capable de développer pendant une durée quelconque est inférieure à la valeur obtenue par Watt. Soit le conducteur travaillait très bien, soit le cheval était très « entraîné ». Bien sûr, les chevaux sont différents et il est impossible de s’attendre à ce qu’un cheval de trait et un cheval arabe développent la même puissance. Mais quand un cheval crée-t-il ce genre de pouvoir ? Pour répondre à cette question dans le magazine American Scientist, l'un des auteurs a proposé l'option suivante : la puissance d'un cheval est développée par un cheval pesant 750 kilogrammes, sautant par-dessus un obstacle de 183 centimètres de large et de haut.
Anecdote sur le sujet :
- Qu'est-ce qu'un cheval-vapeur ?
- C'est la force d'un cheval mesurant un mètre de haut et pesant un kilogramme.
- Excusez-moi, où avez-vous vu un tel cheval ?
- C'est difficile à voir. Il est conservé à la Chambre des Poids et Mesures près de Paris !
Mots-clés : unité de puissance ; forcer; histoire
Les machines à vapeur construites par D. Papen, T. Severi, I. Polzunov et T. Newcomen ont commencé à travailler dans les mines bien avant D. Watt. Leur conception différait, mais l'essentiel était que le mouvement du piston était provoqué par le chauffage et le refroidissement alternés du cylindre de travail. Pour cette raison, ils étaient lents et consommaient beaucoup de carburant.
Après avoir mené un certain nombre d'études et d'expériences approfondies, Watt a proposé (et breveté) en 1769 le refroidissement de la vapeur dans un réservoir séparé - un condenseur relié au cylindre de travail. Cela a immédiatement réduit la consommation de carburant de quatre fois et accéléré le fonctionnement de la machine des dizaines de fois.
En 1784, Watt fait breveter la machine à vapeur à double effet. Dans celui-ci, la vapeur traversant le tiroir agissait alternativement d'un côté ou de l'autre du piston. Cela doublait la puissance de la machine, et surtout, permettait de convertir le mouvement de translation du piston en mouvement de rotation du volant. À partir de là, il est devenu possible de transmettre la rotation à l'aide de courroies à diverses machines et mécanismes, ce qui a considérablement élargi le champ d'application des machines à vapeur et, à partir de ce moment, le volant a accéléré le mouvement.
L'un des mécanismes importants d'une machine à vapeur à double effet était un régulateur centrifuge mécanique, qui assurait la stabilité de sa rotation et permettait de réguler la vitesse.
Photo : ru.wikipedia.org
À la fin des années 80 du XVIIIe siècle, la conception d'un moteur universel pour l'industrie et les transports était enfin finalisée et, au cours des 100 années suivantes, elle fut le principal moteur du développement de la production capitaliste.
Watt a également conçu un certain nombre d'instruments liés à la machine à vapeur : un manomètre ouvert à mercure, un vacuomètre à mercure dans un condenseur, un verre doseur d'eau dans les chaudières, un indicateur de pression. Inventeur de l'encre à copier (1780), établi la composition de l'eau (1781). Il existe également des inventions aussi importantes que le premier marteau à vapeur et le chauffage à vapeur au monde. Il a également conçu plusieurs machines à calculer et presses à copier. Il fut membre de la Royal Society de Londres (1785), de l'Académie des sciences de Paris (1814).
Il est intéressant de noter qu’à un moment donné, Watt a proposé une unité telle que le « cheval-vapeur » comme unité de puissance. Cette unité de mesure a survécu jusqu'à ce jour. Mais en Angleterre, où Watt est vénéré comme un pionnier de la révolution industrielle, ils en ont décidé autrement.
En 1882, la British Association of Engineers décida de donner son nom à une unité de puissance. Désormais, le nom de James Watt peut être lu sur n'importe quelle ampoule. C’était la première fois dans l’histoire de la technologie qu’une unité de mesure recevait son propre nom. De cet incident est née la tradition consistant à attribuer des noms propres aux unités de mesure.
La puissance (ch) est une unité non systémique de mesure de la puissance. Actuellement, il a été officiellement abandonné en Russie (l'unité SI standard pour exprimer la puissance est le watt), mais il continue d'être largement utilisé dans l'industrie automobile comme indicateur de la puissance du moteur.
En 1789, l'ingénieur et inventeur écossais James Watt a inventé le terme « puissance » pour indiquer le nombre de chevaux que pouvaient produire ses machines à vapeur.
Il faut savoir que la puissance n’est pas un maximum, mais l’indicateur moyen de la puissance d’un cheval, qu’il peut maintenir longtemps. Pendant une courte période, le cheval moyen peut développer une puissance d'environ 1000 kg*m/s, c'est-à-dire que la puissance d'un cheval est de 13,3 chevaux.
Unités de base de puissance moteur et leur désignation
1. Puissance(735,49875 W). Noté comme suit : ch (il s'agit de la puissance nette du moteur, mesurée à l'aide d'unités auxiliaires du moteur, telles que le silencieux, le générateur), bhp (il s'agit de la puissance brute du moteur, mesurée sans l'utilisation d'unités supplémentaires).
Vous pouvez également trouver d'autres appellations : PS (allemand), CV (français), pk (Nid.).
Dans les pays anglophones, la puissance est encore plus souvent assimilée à 745,6999 W, ce qui équivaut approximativement à 1,014 cheval-vapeur européen.
2. Watts
La description du watt dépassant le cadre de cet article, nous n’y reviendrons pas ici.
La puissance est une unité conventionnelle et ambiguë de mesure de la puissance.
En Russie et dans presque tous les pays européens, la puissance est définie comme 75 kg*m/s (puissance métrique), c'est-à-dire comme la puissance suffisante pour soulever une charge pesant 75 kg à une hauteur de 1 mètre en 1 seconde. Dans ce cas, 1 litre. Avec. est exactement 735,49875 watts.
La puissance maximale qu’un cheval peut développer est généralement appelée puissance de chaudière. Vous pouvez facilement calculer votre puissance maximale. Pour ce faire, vous devez mesurer le temps t pendant lequel vous montez les escaliers de hauteur h et le substituer dans la formule : m*h/t, où m est la masse de votre corps.
Pour déterminer la puissance du moteur, des supports spéciaux sont utilisés. Plus d'informations à ce sujet sont décrites ci-dessous.
La puissance du moteur est mesurée principalement pour évaluer l’efficacité du réglage.
Pour déterminer la puissance du moteur, il n'y a qu'un seul moyen précis : le retirer de la voiture et l'installer sur un support spécial. Le retrait et l'installation d'un moteur sont un processus plutôt laborieux et coûteux que seuls les constructeurs automobiles et les équipes de course sérieuses peuvent réaliser.
Pour une mesure moins précise de la puissance, des supports dynamométriques sont utilisés (comme sur la photo), qui permettent de prendre des lectures « sur les roues ». Le résultat peut être influencé par : la pression des pneus, leurs propriétés d'adhérence, la température des pneus (lors de la mesure, la bande de roulement devient très chaude) et même le degré d'attraction de la voiture avec les lignes de sécurité.
Technique de mesure
La voiture réchauffée démarre en première vitesse, accélère jusqu'à 40-50 km/h, après quoi la dernière vitesse est engagée, la pédale d'accélérateur est enfoncée à fond et la simulation d'accélération commence. Dès que la vitesse maximale est atteinte (à partir du moment où commence la chute de puissance, visible sur l'écran), le point mort est engagé.
Le résultat de la mesure est affiché sous la forme d'un graphique qui montre la dépendance de la puissance sur le régime moteur (courbe bleue - en puissance).
Pour avoir une idée de la plage de puissance des moteurs, veuillez vous référer à la figure suivante :
- 0-100 litres. Avec. - les petites voitures ;
- 100-200 litres. Avec. - les voitures équipées de moteurs de puissance moyenne ;
- 200-500 litres. Avec. - voitures de sport;
- 500 litres. Avec. et bien plus encore : des voitures de course et des supercars.
