Pferdestärke und Höchstgeschwindigkeit: Wie genau sind die beiden verwandt?

Im Allgemeinen neigen wir dazu, hohe Leistung mit hoher Leistung zu verbinden. Schließlich ist es so gut wie gesunden Menschenverstand, dass dieses Auto in einer geraden Linie schneller ist, wenn zwei Autos identisch sind, aber einer von ihnen mehr Pferdestärken hat. Absurd hohe Leistung ist jedoch nur ein Faktor, der zur Höchstgeschwindigkeit eines Fahrzeugs beiträgt – tatsächlich beeinflussen Dutzende von Variablen die Höchstgeschwindigkeit auf einzigartige Weise, einige weniger offensichtlich als andere.

Nehmen Sie zum Beispiel die Ausrüstung eines Fahrzeugs. Die meisten Autos sind auf Effizienz oder Beschleunigung ausgerichtet. Ein Fahrzeug, das ordnungsgemäß für die Spitzenleistung an der Grenze seiner Fähigkeiten ausgestattet ist, setzt die maximale Leistung an, wenn es diese Leistung am meisten benötigt. Ein solches Fahrzeug wird natürlich schneller als ein Auto mit derselben Leistung, aber nicht optimierten Zahnrädern, da es nicht die Spitze seiner Stromkurve am gleichen Punkt erreicht.

Diese Faktoren gelten für praktisch jedes Fahrzeug sowohl auf als auch neben der Straße. Zum Beispiel erzeugen vier gekoppelte Gewerkschaft Pacific Centennial Diesel-Elektrik-Lokomotiven mehr Leistung als ein N 700 Shinkansen-Bullet-Train. Aber dieses Fracht -Setup konnte nicht hoffen, mit dem japanischen Motor Schritt zu halten, sogar entladen, da es nicht die notwendige Straffung gibt. In vielen Situationen ist der aerodynamische Luftwiderstand proportional zum Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit. Schnellere Geschwindigkeiten erfordern also exponentiell weniger Luftwiderstand für die gleiche Leistung, weshalb die Straffung so wichtig ist. Erforschen wir einige dieser Prinzipien anhand anderer Beispiele in der realen Welt.

Lassen Sie uns rechts zu Fahrzeugen springen, die allein an ihrer Höchstgeschwindigkeit beurteilt werden: Landgeschwindigkeitsrennen. Ein Landgeschwindigkeits -Rekordauto verfügt über ein äußerst bewusstes Design, das normalerweise einen speziellen Streamliner -Körper bietet, der wie ein Regentropfen geformt ist und gerade genug Abtrieb erzeugt, um es am Boden zu halten. Ohne diese Art von Körper wäre das Auto aufgrund der enormen Luftmenge, die es aus dem Weg drängen muss, nicht annähernd so schnell – – die Straffung ermöglicht es einem Auto, durch die Luft zu schneiden, anstatt es durchzuschlagen.

Luftwiderstand ist einer von mehreren Faktoren bei der Bestimmung der Gesamtreibung, wobei ein weiteres signifikantes Beispiel die Reibung mit der Straßenoberfläche ist. Ein Fahrzeug mit einer größeren Fläche, die sich mit dem Boden kontaktiert, ist langsamer – deshalb über die Wasseroberfläche über die Oberfläche des Wassers überfliegen, anstatt ihn durchzuschneiden. Die Vorteile und Defizite von breiten und schmalen Reifen für die Höchstgeschwindigkeit bleiben ein Thema der Debatte innerhalb der Landgeschwindigkeitsgemeinschaft, obwohl der Rollwiderstand sicherlich ein paar zusätzliche Meilen pro Stunde extrahiert. Aus diesem Grund haben speziell gebaute Reifen in der Regel leichte Designs mit so wenig Rollwiderstand wie möglich.

All dies bedeutet, dass zwischen zwei Fahrzeugen mit gleicher Leistung das aerodynamischere Modell mit weniger Luftwiderstandswiderstand schneller verläuft – das ist nur die Physik in Aktion. Natürlich macht PS immer noch eine Welt des Unterschieds aus.

Es ist nicht gut zu sagen, dass mehr Pferdestärken mehr Höchstgeschwindigkeit entsprechen, ohne zu wissen, wie PS tatsächlich funktioniert. Erstens ist die Gleichung, um die Leistung eines Autos zu messen: PS. Grundsätzlich steigt die Leistung mit der maximalen Drehzahl eines Motors und verjüngt sich an einem bestimmten Punkt, an dem die „5.252“ -Zahlen die Drehmomentzahl überwindet. Dies erzeugt eine „Power -Kurve“, die wie ein Hügel aussieht, wenn es in einem Diagramm aufgetragen wird.

Für die höchste Höchstgeschwindigkeit sollte die Drehzahl Ihres Autos direkt auf diesem Hügel sein, wenn es seine aerodynamische Grenze erreicht. Dies liegt daran, dass sich das Drehmoment darauf bezieht, wie leicht sich die Räder drehen, aber die Leistung vorschreibt, wie schnell sie sich drehen können. Also kann etwas mit hohem Drehmoment und geringer Leistung, wie ein Dieselwagen, effizienter ziehen, aber ein Auto mit höherer Leistung als Drehmoment kann seine Räder schneller drehen und eine höhere Geschwindigkeit erreichen.

Diese Leistung muss eine gewisse Gewichtsmenge bewegen, aber das Gewicht hat tatsächlich einen relativ minimalen Einfluss darauf, wie schnell ein Auto fahren kann, zumindest im Vergleich zu aerodynamischen Widerstand. Dies bezieht sich auf das erste Gesetz von Newton: Ein Bewegungsobjekt bleibt in Bewegung, sofern eine externe Kraft nicht mehr aufgewendet wird. Dies bedeutet, dass die Luftreibung das Auto, das das Auto verlangsamt, eine größere Rolle spielt. Ein Auto erreicht seine ultimative Höchstgeschwindigkeit, wenn die Kraft der Leistung, die sie durch die Luft drückt, der Kraft der Luft entspricht. Daher entspricht mehr Pferdestärke und weniger Luftwiderstand mehr Geschwindigkeit.