Como funciona a potência

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O Dodge Charger 1974 que Richard Petty dirigiu para seu quinto e sexto Grand National / Winston Cup Series Championship em 1974 e 1975 e foi usado para sua vitória no Daytona 500 de 1974. O 2018 Dodge Charger SRT 392 produz 485 cavalos de potência e 475 libras. pés de torque, diz a montadora. David J. Becker / Getty Images

Provavelmente, você já ouviu falar em cavalos de força. Quase todo anúncio de carro na TV menciona isso, as pessoas que falam sobre seus carros falam sobre isso e até mesmo a maioria dos cortadores de grama tem um grande adesivo para informar a classificação de potência.

Mas o que é potência, e o que a classificação de potência significa em termos de desempenho? Neste artigo, você aprenderá exatamente o que é potência e como aplicá-la à sua vida cotidiana.

O termo cavalos de força foi inventado pelo engenheiro James Watt. Watt viveu de 1736 a 1819 e é mais famoso por seu trabalho para melhorar o desempenho das máquinas a vapor. Também somos lembrados dele todos os dias quando falamos sobre lâmpadas de 60 watts.

A história conta que Watt estava trabalhando com pôneis levantando carvão em uma mina de carvão e queria uma maneira de falar sobre a energia disponível de um desses animais. Ele descobriu que, em média, um pônei de minas poderia fazer 22.000 libras-pé de trabalho em um minuto. Ele então aumentou esse número em 50 por cento e fixou a medição da potência em 33.000 libras-pé de trabalho em um minuto. É essa unidade de medida arbitrária que percorreu os séculos e agora aparece em seu carro, seu cortador de grama, sua serra elétrica e até mesmo em alguns casos seu aspirador de pó.

A potência avalia o desempenho do motor de carros e até cortadores de grama. Aprenda o que significa potência, como ela é medida e como funciona em carros de alto desempenho. © 2018

O que potência significa é o seguinte: no julgamento de Watt, um cavalo pode fazer 33.000 libras-pé de trabalho a cada minuto. Então, imagine um cavalo levantando carvão de uma mina de carvão como mostrado acima. Um cavalo que exerce 1 cavalo-vapor pode levantar 330 libras de carvão a 30 metros em um minuto, ou 33 libras de carvão a 1.000 pés em um minuto ou 1.000 libras a 33 pés em um minuto. Você pode criar qualquer combinação de pés e libras que desejar. Contanto que o produto pesa 33.000 libras-pé em um minuto, você tem uma potência.

-Você provavelmente pode imaginar que não gostaria de carregar 33.000 libras de carvão no balde e pedir ao cavalo para movê-lo 30 centímetros por minuto porque o cavalo não conseguia mover uma carga tão grande. Você provavelmente também pode imaginar que não gostaria de colocar 1 quilo de carvão no balde e pedir ao cavalo para correr 33.000 pés em um minuto, já que isso se traduz em 375 milhas por hora e os cavalos não podem correr tão rápido. No entanto, se você leu Como funciona um bloqueio e uma talha, sabe que com um bloqueio e talha pode facilmente trocar o peso percebido pela distância usando um arranjo de roldanas. Portanto, você pode criar um sistema de bloqueio e amarração que coloque uma quantidade confortável de peso no cavalo em uma velocidade confortável, não importa quanto peso está realmente na caçamba.

A potência também pode ser convertida em outras unidades. Por exemplo:

  • 1 cavalo-vapor é equivalente a 746 watts. Então, se você pegasse um cavalo de 1 cavalo-vapor e o colocasse em uma esteira, ele poderia operar um gerador produzindo 746 watts contínuos.
  • 1 cavalo-vapor (ao longo de uma hora) é equivalente a 2.545 BTU (unidades térmicas britânicas). Se você pegasse aqueles 746 watts e os colocasse em um aquecedor elétrico por uma hora, produziria 2.545 BTU (onde um BTU é a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de 1 libra de água em 1 grau F).
  • Um BTU é igual a 1.055 joules, ou 252 gramas-calorias ou 0,252 calorias alimentares. Presumivelmente, um cavalo produzindo 1 cavalo-vapor queimaria 641 calorias em uma hora se fosse 100 por cento eficiente.

Neste artigo, você aprenderá tudo sobre potência e o que isso significa em referência a máquinas.

Se você quiser saber a potência de um motor, você conecta o motor a um dinamômetro. Um dinamômetro coloca uma carga no motor e mede a quantidade de potência que o motor pode produzir contra a carga.

Da mesma forma, se você conectar um eixo a um motor, o motor pode aplicar torque ao eixo. Um dinamômetro mede esse torque. Você pode facilmente converter torque em cavalos de força multiplicando o torque por rpm / 5.252.

Você pode ter uma ideia de como funciona um dinamômetro da seguinte maneira: Imagine que você liga o motor de um carro, coloca-o em ponto morto e acelera. O motor funcionaria tão rápido que explodiria. Isso não é bom, então em um dinamômetro você aplica uma carga ao motor com piso e mede a carga que o motor pode suportar em diferentes velocidades de motor. Você pode enganchar um motor em um dinamômetro, pisar nele e usar o dinamômetro para aplicar carga suficiente ao motor para mantê-lo em, digamos, 7.000 rpm. Você registra quanta carga o motor pode suportar. Em seguida, você aplica carga adicional para reduzir a velocidade do motor para 6.500 rpm e registra a carga lá. Em seguida, você aplica carga adicional para baixá-la para 6.000 rpm e assim por diante. Você pode fazer a mesma coisa começando em 500 ou 1.000 rpm e trabalhando para cima. O que os dinamômetros realmente medem é o torque (em libras-pés) e, para converter o torque em cavalos, basta multiplicar o torque por rpm / 5.252.

Gráficos de potência

Se você plotar os cavalos de força versus os valores de rpm do motor, o que você obtém é um curva de potência para o motor. Uma curva de potência típica para um motor de alto desempenho pode ser parecida com esta (esta é a curva para o motor de 300 cavalos no Mitsubishi 3000 biturbo):

Medir a potência requer um dinamômetro de leitura de potência. Aprenda como a plotagem da potência em relação aos valores de rpm produz um gráfico chamado curva de potência.

O que um gráfico como este mostra é que qualquer motor tem um pico de potência -- um valor de rpm no qual a potência disponível do motor está em seu máximo. Um motor também tem um pico de torque a uma rotação específica. Freqüentemente, você verá isso expresso em um folheto ou uma resenha em uma revista como "320 HP a 6500 rpm, torque de 290 lb-ft a 5000 rpm" (os números do Shelby Série 1 de 1999). Quando as pessoas dizem que um motor tem "muito torque de baixo custo", o que eles querem dizer é que o torque máximo ocorre em um valor de rpm razoavelmente baixo, como 2.000 ou 3.000 rpm.

Outra coisa que você pode ver na curva de potência de um carro é o local onde o motor tem potência máxima. Quando você está tentando acelerar rapidamente, deve tentar manter o motor próximo de seu ponto de potência máxima na curva. É por isso que você costuma reduzir a marcha para acelerar - diminuindo a marcha, você aumenta a rotação do motor, o que normalmente o aproxima do ponto de pico de potência na curva. Se você deseja "lançar" seu carro em um semáforo, normalmente acelera o motor para colocá-lo em sua RPM de pico de potência e depois libera a embreagem para descarregar a potência máxima para os pneus.

Uma das áreas em que as pessoas mais falam sobre potência é na área de carros de alto desempenho. Na próxima seção, falaremos sobre a conexão lá.

Torque

Imagine que você tem uma grande chave de boca com uma alça de 60 centímetros de comprimento e aplica 50 libras de força a essa alça de 60 centímetros. O que você está fazendo é aplicar um torque, ou força de giro, de 100 libras-pés (50 libras para uma alça de 2 pés de comprimento) ao parafuso. Você poderia obter os mesmos 100 libras-pés de torque aplicando 1 libra de força na extremidade de uma alça de 100 pés ou 100 libras de força em uma alça de 1 pé.

Um carro é considerado de "alto desempenho" se tiver muita potência em relação ao peso do carro. Isso faz sentido - quanto mais peso você tiver, mais potência será necessária para acelerá-lo. Para uma determinada quantidade de potência, você deseja minimizar o peso a fim de maximizar a aceleração.

A tabela a seguir mostra a potência e o peso de vários carros de alto desempenho (e um carro de baixo desempenho para comparação). No gráfico, você pode ver a potência máxima, o peso do carro, a relação potência / peso (potência dividida pelo peso), o número de segundos que o carro leva para acelerar de zero a 60 mph e o preço.

© 2018

Você pode ver uma correlação bem definida entre a relação potência / peso e o tempo de 0 a 60 - na maioria dos casos, uma relação mais alta indica um carro mais rápido. Curiosamente, há menos correlação entre velocidade e preço. O Viper realmente parece um valor muito bom nesta mesa em particular!

Se você deseja um carro rápido, uma boa relação peso / potência. Você quer muita potência e peso mínimo. Portanto, o primeiro lugar para começar é limpando seu porta-malas.

Para obter mais informações sobre potência e tópicos relacionados, verifique os links a seguir.

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Mais ótimos links

  • Off-Road.com: Torque e potência
  • RevSearch: Links de informações do motor dinamômetro
  • Empório de motores de Erbman - artigo que descreve os fatores que afetam o desempenho do motor
  • Ciência do Motor



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