آموزش

مفهوم قدرت و اسب بخار و کیلو وات را به زبان ساده یاد بگیرید

اگر هنوز هم در درک مفهوم اسب بخار و ارتباط آن با گشتاور مشکل دارید؛ این مطلب برای شما نوشته شده است.

مفهوم اصلی اسب بخار این است: توانایی بلندکردن وزنه ۷۵ کیلوگرمی به ارتفاع ۱ متر در عرض ۱ ثانیه. بنابر تعاریف فیزیکی، در اثر واردشدن نیرو، وزنه ۱ متر جابه‌جا شده و کار انجام می‌شود. هرچند برای انسان‌ها اهمیتی ندارد که یک اسب این کار را انجام دهد یا یک خودرو، اما از آنجا که خودرو سریع‌تر آن را به پایان می‌رساند، آدم امروزی به خودروی علاقه بیشتری دارد.

پس می‌بینیم که سرعت انجام کار هم برای ما اهمیت دارد. در قوانین فیزیک، به نرخ (سرعت) انجام کار، قدرت می‌گویند. عبارت «اسب بخار» هم تنها یک واحد برای اندازه‌گیری همین قدرت به شمار می‌رود؛ همان‌گونه متر واحد اندازه‌گیری طول و سانتی‌گراد، واحد اندازه‌گیری دما است.

اسب بخار از کجا آمده است؟

برای درک بهتر واژه اسب بخار، بگذارید نگاهی به نحوه ایجاد آن بیاندازیم. در دوره‌ای از تاریخ، شخصی یک وزنه را از طریق یک نخ و قرقره به یک اسب می‌بندد و کاری می‌کند تا اسب بخت‌برگشته با حرکت خود، وزنه را بلند کند (مطابق تصویر بالا). با توجه به اندازه‌گیری‎‌های این شخص، اسب با گذر ۱ ثانیه، وزنه ۷۵ کیلوگرمی را ۱ متر بلند می‌کند. پس به بیان نه‌چسب اما حیاتی ریاضی، قدرت همان حاصل تقسیم کار بر زمان است. با درنظر گرفتن این فرمول درک می‌کنیم که اگر وزنه نصف شود، اسب یادشده می‌تواند درعرض ۱ ثانیه وزنه را ۲ متر جابه‌جا کند.

حال وقت آن است که به زمان حال برگردیم. کار موتور خودرو به‌صورت چرخشی انجام می‌شود پس باید به واحد چرخش آن یعنی گشتاور هم نگاه کنیم. قدرت یک موتور حاصل ضرب گشتاور خودرو در دور موتور آن بر واحد RPM (دور بر دقیقه) است؛ اما چون اسب بخار چیزی نیست که در واقعیت وجود داشته باشد و یک واحد فرضی محسوب می‌شود، برای حصول آن باید عدد به‌دست‌آمده را به یک عدد ثابت تقسیم کنید. در سیستم اندازه‌گیری انگلیسی این عدد ۵۲۵۲ تعیین شده است.

ارتباط میان واحد‌های مختلف اندازه‌گیری قدرت

درک بهتر این واحد

هرچند نحوه محاسبه قدرت در دو سیستم اندازه‌گیری انگلیسی و متریک (که در ایران استفاده می‌شود) یکسان است اما به‌دلیل وجود خطا، ۱ اسب بخار انگلیسی (BHP یا HP) برابر ۱.۰۱۳ اسب بخار متریک (PS) است. ما در رسانه پدال به رقم PS اشاره می‌کنیم اما شرکت‌های خودروسازی برای معرفی محصولاتشان هر دو رقم را اعلام می‌کنند.

آیا قدرت اعلام‌شده توسط شرکت‌ها صحت دارد؟

کمتر خودروسازی پیدا می‌شود که در اعلام قدرت محصولاتش دروغ بگوید؛ چون صحت آن موردبررسی قرار می‌گیرد. اما به‌عنوان مشتری آگاه باید درنظر داشته باشید که رقم اعلام‌شده توسط سازنده، حداکثر قدرت قابل‌دستیابی خودرو است که در یک دورموتور خاص حاصل می‌شود و همیشگی نیست. پس در دورهای دیگر، قدرت پیشرانه کمتر از رقم اعلام‌شده خواهد بود.

رابطه قدرت و گشتاور در سیستم متریک

راستی گشتاور چه ربطی به قدرت داشت؟

رفتار خودرو قبل و بعد از دور موتور خاصی که در آن به حداکثر قدرتش می‌رسد، روی عملکرد نهایی تاثیر به‌سزایی دارد. برای درک بهتر این موضوع، دو خودرو  را در نظر بگیرید که هر دو به پیشرانه‌های ۲ لیتری ۲۰۰ اسب بخاری مجهز شده‌اند. موتور «الف» از توربوشارژر سود می‌برد درحالی‌که موتور «ب» تنفس‌طبیعی است.

نمودار قدرت فولکس‌واگن گلف توربو و هوندا سیویک

با نگاه به نمودار قدرت (تصویر بالا) می‌بینیم که موتور الف در دور ۲۵۰۰rpm حدود ۱.۵ برابر قدرت بیشتری تولید می‌کند. دلیل آن هم در نمودار گشتاور زیر مشخص است؛ چراکه در آن دور موتور به‌خصوص، پیشرانه توربوشارژ ۱.۵ برابر گشتاور بیشتری دارد. پس با اینکه خودروی توربو در دستیابی به سرعت ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت سریع‌تر از خودروی تنفس‌طبیعی خواهد بود، مزیت اصلی آن سرعت بیشتر در دور موتورهای پایین مانند ۲۵۰۰rpm است؛ جایی که توربوشارژر گشتاور زیادی تولید می‌کند. البته حداکثر سرعت آن‌ها تقریبا یکسان خواهد بود چون عملا قدرت یکسان به حداکثر سرعت یکسان ختم می‌شود؛ مگر آنکه خودروساز آن عمدا را محدود کند.

نمودار گشتاور فولکس‌واگن گلف توربو و هوندا سیویک

کیلووات چیست؟

کیلووات هم یک واحد دیگر در اندازه‌گیری قدرت به شمار می‌رود که احتمالا آن را در وسایل برقی یا خودروهای الکتریکی بیشتر شنیده‌اید. امروزه قدرت تمام پیشرانه‌ها را با این واحد تایید می‌کنند؛ چراکه در رابطه با اندازه‌گیری قدرت، واحدی علمی‌تر به شمار می‌رود و ربطی به تفاوت‌های منطقه‌ای ندارد. تنها دلیلی که امروزه ما به‌جای این واحد از اسب بخار استفاده می‌کنیم این است که برخلاف چراغ خواب یا یخچال، این خودروها بودند که جایگزین اسب‌ها شدند.

با آغاز عصر خودروهای برقی اما این واحد دوباره وارد میدان شده است و عدم استفاده از آن مانند بیان قدرت تلویزیون به اسب بخار خواهد بود که کمی مسخره به نظر می‌رسد. بالاخره خودروهای برقی هم نوع بزرگ‌تر و پیچیده‌تر وسایل الکترونیکی درون خانه‌مان هستند که با همان صدای آشنای ریش‌تراش برقی یا ماشین‌لباسشویی حرکت می‌کنند؛ اما بسیار از سریع‌تر از آنچه تصورش را بکنید. اگر دوست دارید درباره دلیل سرعت بیشتر این خودروها اطلاعات کسب کنید، مطلب «چرا شتاب خودروهای برقی، بهتر از مدل‌های احتراقی است؟» را مطالعه کنید. اگر هم به صدای پیشرانه‌های درون‌سوز علاقه‌مند هستید، سری به مقاله «تماشا کنید: چه عواملی یک موتور را خوش صدا می‌کند؟» بزنید. راستی خودروی شما چند اسب بخار قدرت دارد؟

میانگین امتیازات ۵ از ۵
از مجموع ۱۶۱ رای

علی صفرپور

نویسنده و مترجم سایت پدال٬ کارشناس مهندسی مکانیک

مطالب مشابه

‫۱۶ دیدگاه‌ها

  1. زیزیگولو

    ۲۵ فروردین ۱۴۰۳
    سوابق: (5514 ديدگاه)

    خیلی ببخشید ……. یعنی کسی هم هست که اینو ندونه؟؟!!

    موافقم 6
    مخالفم 16
    1. محمدرضا اشتری - دبیر سایت پدال

      ۲۵ فروردین ۱۴۰۳
      سوابق: (2409 ديدگاه)

      این موضوعات هر روز توسط افراد مختلف در گوگل جستجو می شه
      خصوصا دانش آموزان و دانشجویان
      وظیفه پدال هست که مفاهیم مهندسی خودرو، حتی از ساده ترین موارد، برای مخاطب فراهم کنه

      موافقم 18
      مخالفم 0
      1. زیزیگولو

        ۲۵ فروردین ۱۴۰۳
        سوابق: (5514 ديدگاه)

        👏👏

        موافقم 16
        مخالفم 1
      2. مهدی

        ۲۵ فروردین ۱۴۰۳
        سوابق: (1 ديدگاه)

        مگه پدال برای زومیت نیست،‌ آیا تیم پدال به تیم زومیت،زومجی و کجارو در دفتر جدید ملحق میشه؟

        موافقم 3
        مخالفم 0
        1. محمدرضا اشتری - دبیر سایت پدال

          ۲۵ فروردین ۱۴۰۳
          سوابق: (2409 ديدگاه)

          در کار رسانه اینترنتی، مکان دفتر و محل انجام کارهای اداری اصلا مهم نیست
          نویسندگان زومیت و پدال و زومجی در نقاط مختلف ایران زندگی می‌کنند و از راه دور با هم ارتباط دارند، خود من حدود چهار سال هست که تهران نرفتم
          بخشی از کارهای اداری و تجاری پدال در دفتر تهران انجام می‌شه

          موافقم 17
          مخالفم 0
      3. محمدامین

        ۳۰ فروردین ۱۴۰۳
        سوابق: (17 ديدگاه)

        سلام اقای اشتری خسته نباشید مقاله واقعا کامل بود و به زبان ساده ارائه شده بود فکر میکنم هر سنی این مطالب رو درک کنه .
        چیزی بود که خواستم بگم ، خودروهای ایرانی معمولا تو پنج هزار دور به نهایت قدرتشون میرسن جالب اینجاست که اصلا نمیتونید به اون درو برسونیدشون از جمله تیبا چون از پس هزینه ها و صدای مضخرف موتور برنماین

        موافقم 5
        مخالفم 1
    2. A

      ۲۵ فروردین ۱۴۰۳
      سوابق: (56 ديدگاه)

      آیا کسی متولد نمیشه که اینارو بخواد یا نخواد یاد بگیره..!!؟

      موافقم 8
      مخالفم 4
  2. Mr. gt c

    ۲۵ فروردین ۱۴۰۳
    سوابق: (365 ديدگاه)

    اسب بخار رو یوزپلنگ تیز پا در نظر بگیرید و گشتاور رو فیل، حالا تصور کنید یک خودرو هردو ی اینهاش بالا باشه

    موافقم 16
    مخالفم 1
    1. زیزیگولو

      ۲۵ فروردین ۱۴۰۳
      سوابق: (5514 ديدگاه)

      وجه تشبیه و مثال جالبی بود👍

      موافقم 12
      مخالفم 0
  3. Arya

    ۲۵ فروردین ۱۴۰۳
    سوابق: (61 ديدگاه)

    اسب بخار:قلب
    گشتاور:مغز

    موافقم 5
    مخالفم 5
  4. amirboss

    ۲۵ فروردین ۱۴۰۳
    سوابق: (394 ديدگاه)

    اسب بخار روبا hp نشون میدن و یکایی هست که کارانجام شده تو واحدزمان رو نشون میده
    اسب بخار قبل قرنبیست و توسط جیمز وات به ثبت رسید برای مقایسه قدرت موتور بخار و اسب.
    اسب بخار تو موتورهای توربوشارژ عدد ثابت تری نسبت به موتورهای اتمسفر یکی هست که با داینومتر اندازه گیری میشه.
    دستگاه داینومتر هم یه ابزاریه که برای اندازه‌گیری نیرو، گشتاور یا قدرت و توان تولیدی یه موتور استفاده میشه. توان تولیدی یک موتور خودرو یا هر محرک‌ چرخان دیگه ای مثل انواع موتورهای برقی,محرکهای پنوماتیکی و هیدرولیکی رو میشه بر اساس اندازه‌گیری هم‌زمان گشتاور و سرعت چرخش محاسبه کرد.

    موافقم 5
    مخالفم 0
  5. BMW

    ۲۵ فروردین ۱۴۰۳
    سوابق: (1330 ديدگاه)

    تشکر از سایت پدال😁👌👍

    موافقم 6
    مخالفم 0
  6. محسن

    ۲۶ فروردین ۱۴۰۳
    سوابق: (21 ديدگاه)

    با سلام و تشکر از مطالب اموزنده، البته توجه داشته باشید که فرمول ذکر شده ضمن ساده سازی ها و شرایط آرمانی بدست آمده، نمونه اینکه انژری احتراق در نظر گرفته نشده(نوع سوخت مورد استفاده(اوکتان)، مقدار سوخت مورد استفاده(موتور توربوشارژ یا سوپرشارژ یا الکترو توربو شارژ سوخت بیشتر مصرف میکند و انرژی بیشتری آزاد می کند) و …) در عمل این فرمول بسیار پیچیده تر است و برای بدست اوردن توان و یا گشتاور در هر لحظه باید از انتگرال موارد مختلف استفاده کرد و با یک رابطه ساده قابل بیان نیست، توضیح مطلب طولانی است، توجه بفرمائید به رابطه یاد شده که نسبت توان به گشتاور برابر با ۲ ضرب در عدد پی تقسیم بر ۶۰ ضرب در سرعت زاویه ای در نظر گرفته شده، نتیجه اینکه نسبت توان به گشتاور فقط به سرعت زاویه ای بستگی دارد! در صورتی که میدانیم چنین نیست! در موتور های مختلف نسبت توان به گشتاور در یک دور ثابت(سرعت زاویه ای) متفاوت است، البته مفاهیم کامل بیان شدند، باتشکر

    موافقم 4
    مخالفم 0
  7. SMS

    ۲۹ فروردین ۱۴۰۳
    سوابق: (47 ديدگاه)

    مطالب عالی بود اما بعد از قضیه ی اسب و ۷۵ کیلو هنوز دقیق نمی فهمم با اینکه اینا رو یه زمانی از بر بودم

    موافقم 2
    مخالفم 0
  8. ممد

    ۳۱ فروردین ۱۴۰۳
    سوابق: (5 ديدگاه)

    سلام اقای”علی صفر پور”

    واقعا کامل بود وبرخی جاها بالغات امیانه مقاله رو ادامه می میدادید واین خیلی جذاب…🙃

    موافقم 0
    مخالفم 1
  9. aksvare

    ۲ اردیبهشت ۱۴۰۳
    سوابق: (1 ديدگاه)

    اسب بخار: American Muscle Cars
    ختم کلام (بدون تعصب)
    قدرت زیاد باید به تیپ اتومبیل هم بیاد، یه جورایی اتومبیل باید شایستگی داشتن قدرت زیاد رو داشته باشد.

    موافقم 0
    مخالفم 0

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفاً از نوشتن به‌صورت پینگلیش، اجتناب نمایید. نظرات حاوی توهین، عبارات غیراخلاقی، سیاسی، مطالب غیر مرتبط، اسپم، ترول و تبلیغاتی پذیرفته نمی‌شوند. برای تغییر آواتار خود می‌توانید از سایت گراواتار استفاده نمایید.

دکمه بازگشت به بالا