Сколько тянет одна лошадиная сила. Термин лошадиная сила

Лошадиная сила - единица мощности. Она примерно равна значению в 75 кгс/м/с., что соответствует усилию, которое необходимо затратить для подъёма груза в 75 кг. на высоту одно метра за одну секунду.

Термин появился в конце ХVIII века в Англии с подачи изобретателя паровой машины Джеймса Уатта. Когда он попытался пристроить свое изобретение в дело, возник вопрос, насколько его машина выгодна, точнее, как она выгоднее лошади, которая заменяла в те времена все тягловые работы.
Уатт договорился об эксперименте с одним пивоваром. Паровая машина Уатта и лошадь пивовара делали одну и ту же работу 8 часов, причем собственник погонял бедное животное несчадно, и всё равно машина оказалась эффективнее лошади в 4 раза.

Наблюдая за действиями лошади, Уатт пришел к выводу, что в среднем за минуту она поднимает груз в 180 фунтов на 181 фут. Совершив расчеты в за минуту, он определил усредненную лошадиную силу в 33 000 футо-фунтов в минуту. Эта величина в переводе на ватты равняется 745 с «копейками» Вт.

Правда, не во всех странах лошадиная сила равна именно такому значению.

Виды лошадиных сил

  • Метрическая лошадиная сила равна подъёму 75 кг в секунду на 1 метр. Применяется в Европе
  • Механическая лошадиная сила равна 745.7. очень редко используется как единица измерения в англоязычных странах
  • Электрическая лошадиная сила равна 746 Вт., иногда обозначается табличках электродвигателей.
  • Котловая лошадиная сила равна 1000 кгс·м/с. или 9,8 кВт или 33 475 Btu/час. (единица измерений используется в США)
  • Гидравлическая лошадиная сила равна 745.7 Вт.

В 1882 году на Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации была принята единица мощности Ватт в честь Дж. Уатта. В 1960 году решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам Ватт был введен в международную систему измерений СИ, то есть стал международной единицей измерения мощности. Тем не менее «Лошадиная сила» продолжает жить.

В России от мощности двигателя в лошадиных силах зависит величина транспортного налога. Чтобы определить мощность двигателя автомобиля в лошадиных силах, следует умножить показатель мощности двигателя в кВт. на 1,35962 (так утверждает Википедия в статье о Лошадиной силе)

Ну и естественно такое экзотическое название не могло пройти мимо производителей совсем не «моторной» продукции

  • Гель «Лошадиная сила»
  • Шампунь «Лошадиная сила»
  • Бальзам «Лошадиная сила»
  • Мазь «Лошадиная сила»

Термин "лошадиная сила" был изобретён инженером Джеймсом Ваттом. Ватт жил с 1736 по 1819 годы и является одним из самых известных и заслуженных учёных за его работу по повышению эффективности паровых двигателей. Мы также произносим его фамилию почти каждый день, когда говорим о 60-ваттных лампочках.

История гласит, что Ватт работал на угольной шахте, где уголь поднимался из шахты с помощью пони. Ватт хотел найти способ утвердить и говорить о силе, производимой этим животным. Он обнаружил, что в среднем пони могла сделать 22 000 фут-фунтов работы за одну минуту. Затем он увеличил это число на 50 процентов и привязал измерение одной лошадиной силы к 33 000 фут-фунтам работы за одну минуту. Эта произвольная единица измерения проделала свой ​​путь в течение столетий, и теперь ей измеряется производительность Вашего автомобиля, газонокосилки, цепной пилы и даже в некоторых случаях пылесоса.

Если говорить проще, то лошадиная сила измеряется следующим образом: согласно измерениям Ватта, одна лошадь может делать 33 000 фут-фунтов работы каждую минуту. Итак, представьте себе лошадь, поднимающую уголь из угольной шахты, как показано на рисунке. Лошадь с мощностью в одну лошадиную силу может поднимать 330 фунтов (~150 кг) угля на высоту 100 футов (30,5 метров) каждую минуту, или 33 фунта (15 кг) угля на 1000 футов (305 метров) в минуту - Вы можете составить любую комбинацию веса к высоте на время, которая Вам понравится. Пока делается работа на 33 000 фут-фунтов в минуту, у Вас есть ровно одна лошадиная сила.

Вы, наверное, попробуете составить и такую комбинацию, чтобы, к примеру, загрузить 33 000 фунтов (15 тонн) угля в огромный контейнер и попросить лошадь поднимать его на 1 фут (30 сантиметров) в минуту, но поймёте, что лошадь физически не сможет сдвинуться с места с таким весом. Вы, вероятно, может также представить, что положите 1 фунт (450 грамм) угля в ведро и попросите лошадь поднимать его на 33 000 футов (около 838 метров) в минуту, развив, таким образом, скорость в 1183 км/ч, и лошадь, конечно же, не сможет развить такой скорости. Тем не менее, если Вы читали Архимеда, да и просто, если Вы старше 10-12 лет, то Вы знаете, что такое рычаг и что Вы легко можете изменить соотношение массы и скорости, используя рычаг. Таким образом, можно создать блок и решить систему, которая не ставит комфортное количество веса на коня или не позволяет ему (коню) двигаться с комфортной скоростью, независимо от того, сколько веса на самом деле Вам необходимо передвинуть.

Теперь мы с Вами знаем, что подразумевал Джеймс Ватт под лошадиной силой. Тем не менее, на сегодняшний день мощность измеряется несколько иным способом и может быть преобразована в другие единицы. Более того, в России официально термин "лошадиная сила" используется лишь при расчёте транспортного налога, а в других же сферах официальной единицей измерения принято считать Ватты. Сегодня также существует метрическое измерение лошадиной силы - не вдаваясь в подробности, она равна около 735,5 Ватт, или 75 кгс·м/с (работа, которая производится при поднятии груза массой 75 кг на высоту в 1 метр за 1 секунду, и всё это с учётом земного значения ускорения свободного падения).

А теперь немного о практике использования термина "лошадиная сила" и общей производительности автомобиля.

Автомобиль считается "высоко эффективным", если имеет под капотом большую мощность по отношению к общей массе автомобиля. Это имеет смысл, ведь чем меньше веса Вы имеете, тем больше мощность позволит ускорить машину. Для заданного количества энергии Вы хотите минимизировать вес, чтобы максимизировать ускорение.

В следующей таблице приведены соотношения лошадиных сил к весу у нескольких самых известных высокопроизводительных автомобилей. Вам уже понятно, что чем больше соотношение мощности к весу, тем это лучше, и Вам станет видно, что это не всегда прямо пропорционально влияет на цену автомобиля.


Мощность (л.с.)
Полная масса (кг)
Соотношение мощность/вес
Разгон 0-100 км/ч (сек)
Цена

Dodge Viper
450
3 320
0.136
4.1
$66 000

Ferrari 355 F1
375
2 975
0.126
4.6
$134 000

Shelby Series 1
320
2 650
0.121
4.4
$108 000

Lotus Esprit V8
350
3 045
0.115
4.4
$83 000

Chevrolet Corvette
345
3 245
0.106
4.8
$42 000

Porsche Carrera
300
2 900
0.103
5.0
$70,000

Mitsubishi 3000GT
320
3 740
0.086
5.8
$45,000

Ford Escort
110
2 470
0.045
10.9
$12 000

Лада Калина (Норма 1.6)
81
1 555
0.052
13.3
335 000 руб.

УАЗ Patriot (Welcome 2.7)
128
2 650
0.048
19
580 000 рублей

Вы можете видеть очень определенную корреляцию между соотношением мощности к массе и временем разгона в большинстве случаев, более высокий коэффициент указывает на более быстрый автомобиль. Интересно, что значительно меньше корреляции между скоростью и ценой. Объясняется это огромным количеством факторов, начиная от бренда автомобиля и заканчивая комплектацией конкретной спецификации.

Если Вы хотите быстрый автомобиль, Вам необходимо хорошее соотношение мощности к весу.

Крестным отцом знаменитой единицы «лошадиная сила» был великий английский изобретатель 18 века Джеймс Уатт , член Лондонского Королевского общества и Парижской академии наук.

Долгие годы бился Уатт над усовершенствованием паровых машин , и именно благодаря его работам, к 19 веку вся промышленность перешла на новую «тягловую силу» - паровые машины! Шахты, мануфактуры, пароходы, паровозы, автомобили, самолеты и даже паровые мотоциклы – везде использовались пыхтящие паровые двигатели, заставлявшие бойко крутиться колеса и валы механизмов! Детище Дж. Уатта - паровой молот занял ведущее место на металлообрабатывающих предприятиях, пришла эра парового отопления, тоже изобретенного Дж. Уаттом! Технический прогресс наступал, так откуда взялась допотопная уже и по тем временам единица мощности «лошадиная сил»?

А как поступил бы в наше время человек, пытающийся внедрить что-то новое, и неизвестное? Как убедить предпринимателя, что без твоего изобретения ему не обойтись?

Так и Джеймс Уатт пытался доказать преимущества использования своих паровых машин перед привычными лошадками, на которых «держалась» вся техника того времени.

Через столько лет трудно уже достоверно определить, с хозяином какого предприятия договаривался Уатт о замене лошадей на паровые машины, какие это были лошади: маленькие пони или рослые росинанты, но договор был заключен.

Дж. Уатту надо было доказать, что за одинаковое время его машина выполнит отнюдь не меньшую работу по подъему грузов, чем сильная лошадь! Думаете, хозяин доверил испытания Уатту? Отнюдь! Он сам в течение 8 часов из-под кнута поддерживал «рабочий дух» бедной лошади, чем довел ее до полного изнеможения. И все-таки за это же время паровая машина Уатта выполнила работу в 4 раза большую, что позволило изобретателю гордо объявит, что мощность его машины составляет 4 лошадиных силы!

Вот таким образом и появилась единица мощности «лошадиная сила».

Так сколько же это - 1 лошадиная сила?

Измерив общий вес поднятого лошадью груза и высоту, на которую он был поднят за какое-то время, Уатт рассчитал мощность работавшей лошади. Оказалось, что за 8 часов работы в «нечеловеческих» условиях, лошадь подняла на высоту одного метра около 2000000 кг груза, что в секунду составило 75 килограммов.

Вспомним формулы механической работы и мощности: A= FxS и N= A/t.

Единица мощности «лошадиная сила» соответствует мощности машины, поднимающей каждую секунду груз массой 75 кг на высоту в 1 метр.




А как сильна на самом деле лошадь?

Позднее оказалось, что без отдыха лошадь в таком темпе долго продержаться не сможет. При длительной нормальной работе мощность лошади составляет всего одну треть лошадиной силы, т.е. на самом деле 1 лошадиная сила значительно больше той мощности, которую средняя лошадь способна развивать хотя бы в течении одной минуты.

А если лошадь поднапрячь! Тогда мы можем замерить пиковую мощность, т.е. верхний предел мощности лошади. Измеренная пиковая мощность лошади за несколько секунд составляет около 14,9 л.с , (иногда ее называют «котловой « л.с.).

А мощность скаковой лошади – около 10 л.с.!

Как одна из основных единиц, «лошадиная сила продержалась до середины 20-го века.

В октябре 1960г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам была введена новая единая Международная система единиц СИ. В честь великого ученого Джеймса Ватта единица мощности в этой системе была названа Ваттом (вт). А лошадиная сила стала внесистемной единицей.

1 л.с. = 736 ватт.

В мире существует несколько единиц измерения под названием "лошадиная сила", и величины единиц лошадиной силы в разных странах отличаются друг от друга.

В большинстве европейских стран и в России 1 л. с. составляет ровно 735,49875 Вт (иногда ее называют «метрическая лошадиная сила», а в англоязычных странах до сих пор лошадиную силу считают равной 745,6999 Вт (около 1,014 европейской лошадиной силы).
Обозначается лошадиная сила, как PS (Pferdestärke) в Германии, как CV (cheval-vapeur) во Франции, как hp (horsepower) в Англии.
Прошло более двухсот лет с возникновения единицы «лошадиная сила», а она до сих пор находит широкое применение. Так например, по-прежнему мощность автомобильных двигателей измеряют в лошадиных силах.

А вот интересное наблюдение на тему «Эх, прокачу»!
Будем считать, что мощность одной лошади, тянущей телегу с грузом, равна 1 л.с.
А если впрячь в одну упряжку большее число лошадей, как изменится их суммарная мощность?
Оказывается, не все так просто!

Общая мощность окажется на много меньше ожидаемой! Беспокойные лошадки будут мешать друг другу и мощность каждой из них будет тем меньше, чем больше количество лошадей в упряжке.
Просчитано, проверено и доказано!

Число лошадей упряжке - 2
Мощность каждой лошади - 0,92
Общая мощность - 1,9

Число лошадей упряжке - 3
Мощность каждой лошади - 0,85
Общая мощность - 2,6

Число лошадей упряжке - 4
Мощность каждой лошади - 0,77
Общая мощность - 3.1

Число лошадей упряжке - 5
Мощность каждой лошади - 0,7
Общая мощность - 3,5

Число лошадей упряжке - 6
Мощность каждой лошади - 0,62
Общая мощность - 3,7

Число лошадей упряжке - 7
Мощность каждой лошади - 0,55
Общая мощность - 3,8

Число лошадей упряжке - 8
Мощность каждой лошади - 0,47
Общая мощность - 3,8

Вот я здесь пишу, как лошадь …
А какова "лошадиная сила" человека?

Мощность обычного человека, измеренная в лошадиных силах, составляет всего около 0,04 л.с., и очень редко у самых-самых сильных доходит до 0,25 л.с. Но! В исключительных условиях человек на короткое время человек может развить пиковую мощность и до 1 л.с.

А вот подсчитано, что копая землю, человек совершает примерно за час такую же работу, что и человек при ходьбе, делая 5 км в час. Поэтому мощность землекопа равна самое большое 0,1 лошадиной силы, т.е. средняя мощность человека при продолжительной работе равна около 80 Вт, т.е. около 0,1 л.с.

И в заключение слова известного физика Содди:
«С некоторых точек зрения лошадь – это необычайно полезная машина. Каков её эффект, мы и не представляли себе, пока не явились автомобили, и вместо двух лошадей, обычно запрягаемых в экипаж, оказалось необходи­мым запрягать не меньше 12 или 15, иначе автомобиль останавливался бы у каждого пригорка».

Итак, да здравствует лошадь и «лошадиная сила»!

Кратковременно лошадь может развить мощность 10 - 13 лошадиных сил, но при нормальной ритмичной работе как раз около одной. Почему именно «лошадиную силу» стали использовать в качестве единицы измерения мощности? И сколько это - одна лошадиная сила?

В этом «виноват» изобретатель паровой машины англичанин Джеймс Уатт (1736–1819). Ему нужно было наглядно продемонстрировать общественности, что его машина может заменить много лошадей, а для этого следовало как-то измерить работу, которую сама лошадь может произвести в единицу времени.

Описывают такую историю. Джеймс Уатт предложил на пивоваренных производствах вместо лошадей использовать силу пара. Наблюдая за лошадьми, Уатт заметил, что лошадь могла перетащить груз весом 14,774 кг на расстояние 0.3 м за 1 минуту. Округлив 14,774 кг до 15 кг, он ввел единицу измерения мощности “лошадиная сила”. Сравнив производительность лошади и парового двигателя с помощью этой единицы, Уатт убедил пивоваров заменить лошадей на пар, и в результате эффективность пивоваренного процесса значительно возросла.

Покончено с этим «табуном» было в 1960 году - XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла единую Международную систему единиц СИ (SI). В ней мощность выражается в ваттах в честь все того же Джеймса Уатта.

Однако и сейчас есть понятие лошадиной силы. В свое время Уатт наблюдая за традиционным источником энергии - лошадью, пришел к выводу, что бочку массой 180 кг могут вытягивать из шахты две лошади со скоростью 2 мили/ч (3,6 км/ч). В этом случае лошадиная сила в английских мерах принимает вид 1 л. с. = 1/2 барреля · 2 мили/ч = 1 баррель·миля/ч (здесь баррель принят за единицу силы, а не массы). То же самое в более мелких единицах составляет 380 фунтов на 88 футов/мин. Округлив расчеты в фунто-футах за минуту, он решил, что лошадиная сила будет равна 33 000 фунто-футов в минуту. Расчёты Уатта относились к мощности лошади, усреднённой за большое время. Кратковременно лошадь может развивать мощность около 1000 кгс·м/с, что соответствует 9,8 кВт или 33 475 BTU/ч (котловая лошадиная сила)

Единицы измерения в разных странах различаются, и лошадиная сила в Швеции не совсем то же самое, что в Америке, например. В Европе под одной лошадиной силой понимается мощность, необходимая для поднятия 75 килограммов на один метр за секунду или 75 килограмм-сил-метров в секунду (кгсм/с). В то же время в США одна лошадиная сила означает мощность, необходимую для поднятия 550 фунтов на один фут за секунду, что соответствует 33 тысячам фунт-сил-футов в минуту. В России, как правило, под лошадиной силой имеется в виду так называемая «метрическая лошадиная сила», равная точно 735,49875 ваттам.


Кстати, фото в начале поста из библиотеки Конгресса США, сделанное примерно в 1890-х годах на лесоповале в Мичигане.

Таким способом обычно перевозили лес весной и зимой по замёрзшему пути до ближайшей железной дороги или реки. Чтобы движение саней с грузом было более гладким, дорогу поливали водой, а лошадям, как правило, одевали на копыта специальную шипованную оснастку для лучшего сцепления с ледовым покрытием.

Автомобили давно заменили деревянные кареты, но мы до сих пор продолжаем измерять мощность двигателя в лошадиных силах. Откуда пошла эта странная единица измерения и почему бы нам не избавиться от нее?

Немного истории

Лошадиная сила, пожалуй, одна из самых ироничных единиц измерения в наше время. Официально мощность определяется в ваттах, но для измерения силы двигателей автомобилей мы по старинке применяем «лошадки». Это, по крайней мере, необычно, ведь мы же не применяем для определения силы света яркость свеч или замеряем расстояние локтями.

История создания понятия «лошадиной силы» берет свое начало в конце 18 века. В 1760-х г. известный шотландский физик и изобретатель Джеймс Ватт решил модифицировать действующую паровую машину Ньюкомена. Паровая установка, созданная несколькими десятилетиями ранее, использовалась для откачки воды из шахт. Ватт понял, что машину можно существенно улучшить и сделать более производительный. В ходе многочисленных экспериментов Ватт заменил металлический поршневой цилиндр на деревянный, смазанным льяльным маслом. Также ученый уменьшил цикл хода воды и внес значительные изменения в конструкцию паровой машины. В результате улучшенный двигатель Ватта оказался в четыре раза эффективнее паровой установки Ньюкомена. Изобретение ученого положило начало промышленной революции сперва в Англии, а затем и во всем мире.

Маркетинговый ход

Сначала Ватт решил продавать свой новый двигатель по схеме роялти. Он предлагал покупателем возвращать ему треть денег, сэкономленных на топливе. Но схема не задалась, и Ватт попробовал пойти на весьма необычный маркетинговый ход. В то время большинство работ выполнялись с помощью лошадей. Поэтому, чтобы люди заинтересовались в разработке ученого, Ватт придумал единицу измерения - лошадиные силы, которая была интуитивно понятна и фермерам и бизнесменам. Чтобы определить, работу скольких лошадей мог бы заменить один паровой двигатель, ученый провел несколько экспериментов на угольных шахтах.

В то время в Англии для поднятия воды из шахты использовались бочки объемом 1 баррель (приблизительно 159 л.). Такой вес могли вытащить только две средние тяговые лошади со средней скоростью 2 мили/час. Таким образом, одна лошадь равнялась одному баррелю, умноженному на одну милю/час. Если это значение перевести в энергию, то мы получим приблизительно 45 тысяч джоулей или 746 ватт. Так и пошло, что 1 л.с. стала равняться примерно 746 ваттам. Конечно, эта величина весьма условная, ведь все лошади разные, да и угол подъема и сила трения в опытах не учитывалась. Удивительно, но после придуманной Ваттом величины его паровые двигатели действительно стали продаваться намного эффективнее. В 1882 г. была принята мировая единица измерения мощности - «Вт», но до сих пор, по привычке, люди продолжают измерять мощность двигателя в лошадиных силах. Согласитесь, так намного удобнее?



 

Возможно, будет полезно почитать: