相信很多人买车的时候都会关注车子的外观、内饰或者试坐一下舒适度,这些部分相信只要你的感官正常,都能感受出一个好坏,至于外观设计也是咸鱼青菜各有所爱。然而说到汽车动力,每个人的感受可能都不一样。同一款车可能有人觉得动力强,可能有人觉得动力弱,而大多数人衡量动力强弱的指标就是马力的大小。
不过马力也只有一个数字,多少能够称作是强,概念是很模糊的。那么今天大师就来解读一下一匹马力到底有多大,各位可以以此为参考为什么有的车动力强,有些却很肉。
其实马力这个单位还真的是和马有关的,1765年,英国人瓦特改良了蒸汽机,人类文明开始了第一次工业革命,而一家煤矿老板想用瓦特改良的蒸汽机来代替马匹提水,所以就买了一台机子,而瓦特当时为了只做这台机器,特地测量了一匹马提水的能力,结果70kg重的水能以1m/s的速度提拉,而瓦特据此定制的一台功率为75kg*m/s的蒸汽机,这个功率大小就被称作1马力。
因此马力其实是一个功率单位,而大部分车型对于发动机的官方介绍则采用千瓦(kW)这一单位,事实上马力(Ps)和千瓦(kW)的数值大小都是用来反映发动机做功的快慢。
说到这里,稍微带大家复习一下“做功”一词,经典力学的定义式作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的距离。再通俗来讲就是一个力带动物体通过一定距离,这个过程称为“做功”,其本质是能量形式的转换。
再来回归1马力这个数值,75kg的质量换算成重力即735N,用735N替换75kg,可以发现1马力变成了735N·m/s,而N·m(牛米)相信很多朋友都熟悉,是扭矩的单位,发动机会在某一特定转速获得一个最大扭矩。
了解了这些内在关系之后,我们可以知道“加速看扭矩,极速看功率”一定程度上还是没毛病的。不过扭矩应当换算成轮上扭矩,也即真正驱动轮胎克服摩擦力和整车空气阻力做功的扭力;而根据P=F·v可以看出,总功率一定的情况下,扭力和速度都是变量,因此其实极速和加速最终都是由功率决定的。
根据我们查询资料可知,一般的干燥沥青里面摩擦系数为0.6,假设一辆普通家用车的整备质量为1300kg,那么车辆的静摩擦力就为7644N。当轮上扭矩大于等于这一摩擦力时,车辆就开始动了。假设汽车起步1秒需要达到20km/h的速度,即5.55m/s,那么此时的马力由P=F·v可得为57.87匹。而这个马力仅能维持匀速运动,要让汽车保持持续的加速能力,马力应远大于这个数值,粗略估算为120匹左右。
当然这只是一个理想而粗糙的算法,决定每辆车的加速性能其实还有很多因素,包括轮胎抓地力(影响轮上扭力)、变速箱传动效率、发动机出力转速区间等等,而且汽车的运动是一个变加速非直线运动,滚动摩擦力也要比静摩擦力小,各种因素影响决定了每辆车的动力性能不同,不过功率(马力)是一个相当重要而且关键的影响因素,用它来衡量动力性能还是比较有效的。
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