Comment fonctionne la puissance

Vous avez probablement entendu parler de la puissance. À peu près toutes les publicités de voitures à la télévision le mentionnent, les gens qui parlent de leurs voitures en parlent et même la plupart des tondeuses à gazon ont un gros autocollant sur eux pour vous indiquer la puissance.

Mais qu'est-ce que la puissance et que signifie la puissance nominale en termes de performances? Dans cet article, vous apprendrez exactement ce qu'est la puissance et comment vous pouvez l'appliquer à votre vie quotidienne.

Le terme puissance a été inventé par l'ingénieur James Watt. Watt a vécu de 1736 à 1819 et est surtout connu pour ses travaux sur l'amélioration des performances des moteurs à vapeur. On se souvient aussi de lui tous les jours quand on parle d'ampoules de 60 watts.

L'histoire raconte que Watt travaillait avec des poneys pour soulever du charbon dans une mine de charbon, et il voulait un moyen de parler de l'énergie fournie par l'un de ces animaux. Il a constaté qu'en moyenne, un poney de mine pouvait faire 22 000 livres-pied de travail en une minute. Il a ensuite augmenté ce nombre de 50 pour cent et a fixé la mesure de la puissance à 33 000 pieds-livres de travail en une minute. C'est cette unité de mesure arbitraire qui a traversé les siècles et qui apparaît maintenant sur votre voiture, votre tondeuse à gazon, votre tronçonneuse et même dans certains cas votre aspirateur..

Voici ce que signifie la puissance: selon Watt, un cheval peut faire 33 000 livres-pied de travail chaque minute. Alors, imaginez un cheval qui élève du charbon dans une mine de charbon comme indiqué ci-dessus. Un cheval exerçant 1 cheval-vapeur peut soulever 330 livres de charbon 100 pieds en une minute, ou 33 livres de charbon 1000 pieds en une minute, ou 1000 livres 33 pieds en une minute. Vous pouvez composer n'importe quelle combinaison de pieds et de kilos que vous aimez. Tant que le produit pèse 33000 pieds-livres en une minute, vous avez une puissance.

-Vous pouvez probablement imaginer que vous ne voudriez pas charger 33 000 livres de charbon dans le seau et demander au cheval de le déplacer d'un pied par minute parce que le cheval ne pouvait pas bouger une telle charge. Vous pouvez probablement aussi imaginer que vous ne voudriez pas mettre 1 livre de charbon dans le seau et demander au cheval de courir 33000 pieds en une minute, car cela se traduit par 375 miles par heure et les chevaux ne peuvent pas courir aussi vite. Cependant, si vous avez lu Comment fonctionne un blocage et un tacle, vous savez qu'avec un blocage et un tacle, vous pouvez facilement échanger le poids perçu contre la distance en utilisant un arrangement de poulies. Vous pouvez donc créer un système de blocage et d'attirail qui met une quantité de poids confortable sur le cheval à une vitesse confortable, quel que soit le poids réel dans le seau..

La puissance peut également être convertie en d'autres unités. Par exemple:

• 1 cheval-vapeur équivaut à 746 watts. Donc, si vous prenez un cheval de 1 cheval et le mettez sur un tapis roulant, il pourrait faire fonctionner un générateur produisant un 746 watts continu..
• 1 cheval-vapeur (sur une heure) équivaut à 2 545 BTU (unités thermiques britanniques). Si vous preniez ces 746 watts et les faisiez passer dans un radiateur électrique pendant une heure, cela produirait 2545 BTU (où un BTU est la quantité d'énergie nécessaire pour augmenter la température de 1 livre d'eau de 1 degré F).
• Un BTU équivaut à 1 055 joules, soit 252 grammes-calories ou 0,252 calories alimentaires. Vraisemblablement, un cheval produisant 1 cheval-vapeur brûlerait 641 calories en une heure s'il était efficace à 100%.

Dans cet article, vous apprendrez tout sur la puissance et ce qu'elle signifie en référence aux machines.

Si vous voulez connaître la puissance d'un moteur, vous connectez le moteur à un dynamomètre. Un dynamomètre place une charge sur le moteur et mesure la quantité de puissance que le moteur peut produire contre la charge.

De même, si vous attachez un arbre à un moteur, le moteur peut appliquer un couple à l'arbre. Un dynamomètre mesure ce couple. Vous pouvez facilement convertir le couple en puissance en multipliant le couple par tr / min / 5252.

Vous pouvez avoir une idée du fonctionnement d'un dynamomètre de la manière suivante: imaginez que vous allumez le moteur d'une voiture, le mettez au point mort et le plancher. Le moteur tournerait si vite qu'il exploserait. Ce n'est pas bon, donc sur un dynamomètre, vous appliquez une charge au moteur à plancher et mesurez la charge que le moteur peut supporter à différents régimes. Vous pouvez accrocher un moteur à un dynamomètre, le mettre au sol et utiliser le dynamomètre pour appliquer une charge suffisante au moteur pour le maintenir à, disons, 7 000 tr / min. Vous enregistrez la charge que le moteur peut supporter. Ensuite, vous appliquez une charge supplémentaire pour abaisser le régime moteur à 6500 tr / min et y enregistrer la charge. Ensuite, vous appliquez une charge supplémentaire pour la ramener à 6000 tr / min, et ainsi de suite. Vous pouvez faire la même chose en commençant à 500 ou 1000 tr / min et en progressant. Ce que les dynamomètres mesurent réellement est le couple (en livres-pied), et pour convertir le couple en puissance, il vous suffit de multiplier le couple par tr / min / 5,252..

Puissance graphique

Si vous tracez la puissance en fonction des valeurs de régime du moteur, vous obtenez un résultat courbe de puissance pour le moteur. Une courbe de puissance typique pour un moteur haute performance pourrait ressembler à ceci (il s'agit de la courbe du moteur de 300 chevaux du Mitsubishi 3000 biturbo):

Ce qu'un graphique comme celui-ci indique, c'est que tout moteur a un puissance de pointe -- une valeur de régime à laquelle la puissance disponible du moteur est à son maximum. Un moteur a également un couple de pointe à un régime spécifique. Vous verrez souvent cela exprimé dans une brochure ou une critique dans un magazine comme "320 HP à 6500 tr / min, 290 lb-pi de couple à 5000 tr / min" (les chiffres de la Shelby Série 1 1999). Quand les gens disent qu'un moteur a «beaucoup de couple à bas régime», ils veulent dire que le couple maximal se produit à une valeur de régime assez faible, comme 2 000 ou 3 000 tr / min..

Une autre chose que vous pouvez voir sur la courbe de puissance d'une voiture est l'endroit où le moteur a une puissance maximale. Lorsque vous essayez d'accélérer rapidement, vous voulez essayer de maintenir le moteur près de son point de puissance maximale sur la courbe. C'est pourquoi vous rétrogradez souvent pour accélérer - en rétrogradant, vous augmentez le régime du moteur, ce qui vous rapproche généralement du point de puissance de pointe sur la courbe. Si vous souhaitez «lancer» votre voiture à partir d'un feu de signalisation, vous devez généralement faire tourner le moteur pour que le moteur atteigne son régime maximal de puissance, puis relâcher l'embrayage pour déverser la puissance maximale sur les pneus.

L'un des domaines où les gens parlent le plus de puissance est celui des voitures hautes performances. Dans la section suivante, nous parlerons de la connexion là-bas.

Imaginez que vous ayez une grosse clé à douille avec une poignée de 2 pieds de long et que vous appliquez 50 livres de force sur cette poignée de 2 pieds. Ce que vous faites, c'est appliquer un couple, ou une force de rotation, de 100 livres-pied (50 livres pour une poignée de 2 pieds de long) au boulon. Vous pouvez obtenir le même couple de 100 livres-pied en appliquant 1 livre de force à l'extrémité d'une poignée de 100 pieds ou 100 livres de force à une poignée de 1 pied.

Une voiture est considérée comme "haute performance" si elle a beaucoup de puissance par rapport au poids de la voiture. Cela a du sens - plus vous avez de poids, plus il faut de puissance pour l'accélérer. Pour une puissance donnée, vous souhaitez minimiser le poids afin de maximiser l'accélération.

Le tableau suivant vous montre la puissance et le poids de plusieurs voitures haute performance (et une voiture basse performance à titre de comparaison). Dans le graphique, vous pouvez voir la puissance de pointe, le poids de la voiture, le rapport puissance / poids (puissance divisée par le poids), le nombre de secondes nécessaires à la voiture pour accélérer de zéro à 60 mph et le prix..

Vous pouvez voir une corrélation très nette entre le rapport puissance / poids et le temps de 0 à 60 - dans la plupart des cas, un rapport plus élevé indique une voiture plus rapide. Fait intéressant, il y a moins de corrélation entre la vitesse et le prix. La Viper ressemble en fait à une très bonne valeur sur cette table particulière!

Si vous voulez une voiture rapide, vous voulez un bon rapport puissance / poids. Vous voulez beaucoup de puissance et un poids minimal. Le premier point de départ est donc de nettoyer votre coffre.

Pour plus d'informations sur la puissance et les sujets connexes, consultez les liens qui suivent.

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Plus de liens intéressants

• Off-Road.com: couple et puissance
• RevSearch: Liens d'informations sur le dynamomètre du moteur
• Erbman's Engine Emporium - article décrivant les facteurs qui affectent les performances du moteur
• Science du moteur