تشرح هذه المقالة ما هي القوة. سوف تكتشف مقدار تكاليف الطاقة المعبر عنها في الوحدات الأخرى، والاختلافات التي تعرضها هذه الوحدة، وأخيرًا، تاريخ قياس الطاقة هذا.
ما هي القدرة الحصانية؟
القدرة الحصانية هي وحدة قياس القدرة المستخدمة في نظام الوحدات الأنجلوسكسوني. القوة الكهربائية الواحدة تساوي 745.7 واط.
رمز القوة هو HP، وهو اختصار يأتي من المصطلح الإنجليزي “حصان” .
وتسمى القدرة الحصانية أيضًا بالقوة ، لأنها في الواقع وحدة قياس للقوى وليس للقوى.
تجدر الإشارة إلى أن الطاقة ليست هي وحدة قياس الطاقة في النظام الدولي (SI)، فالوحدة هي الواط. وبغض النظر عن ذلك، فإن القوة لا تزال قيد الاستخدام حتى اليوم. وفيما يلي سنرى تطبيقات وحدة القياس هذه.
اختلافات السلطة
على عكس الوحدات الأخرى، هناك تعريفات مختلفة للقوة. في الواقع، عندما انتشر استخدامه في جميع أنحاء أوروبا، تم أخذ قيم مختلفة لتعريف القوة رياضيا. يمكنك أدناه رؤية الإصدارات الأربعة الرئيسية لوحدة الطاقة هذه:
- الطاقة الميكانيكية ( القوة الميكانيكية أو القوة الإمبراطورية ): تشير إلى الطاقة المطلوبة لرفع قوة قدرها 33000 رطل إلى ارتفاع قدم واحدة لمدة دقيقة واحدة. القوة الميكانيكية تعادل 745.7 واط.
- الطاقة البخارية أو الطاقة المترية : تُعرّف بأنها الطاقة اللازمة لرفع وزن يبلغ 75 كيلوجرامًا ارتفاعًا مترًا واحدًا لمدة ثانية واحدة. يعادل واطها 735.5 واط. وهي الوحدة الأكثر استخدامًا في أوروبا القارية.
- الطاقة الكهربائية : تستخدم في المحركات الكهربائية لعرض الطاقة الناتجة (وليس الطاقة المدخلة). رياضيا، يتم تعريفه على أنه بالضبط 746 واط (أو واط).
- قوة الغلاية ( BHP ): تستخدم في المقام الأول للإشارة إلى قدرة الغلاية على توفير الطاقة على شكل بخار للمحرك البخاري. يتم تعريفها على أنها الحرارة اللازمة لتبخير 34.5 رطلاً من الماء عند 212 درجة فهرنهايت (100 درجة مئوية) في ساعة واحدة. تبلغ قوتها الكهربائية 9809.50 واط.
وتجدر الإشارة إلى أن المعنى الأصلي لكلمة قوة هو القوة الميكانيكية، ولكن ظهرت تعريفات أخرى لاحقًا.
جدول معادلة الطاقة
وفي الجدول التالي يمكنك رؤية التكافؤات بين الطاقة ووحدات الطاقة الأخرى:
| وحدة | رمز | أي ما يعادل 1 حصان |
|---|---|---|
| وات | دبليو | 745.7 واط |
| كيلووات | كيلوواط | 0.7457 كيلوواط |
| كيلو كالوري/ساعة | سعر حراري / ساعة | 641.19 سعرة حرارية/ساعة |
| حصان البخار | ملخص | 1.0138 حصان |
| كيلو جرام/ثانية | كجم/ثانية | 76.035 كجم/ث |
يمكنك استخدام عوامل التحويل للانتقال من وحدة طاقة إلى أخرى.
على سبيل المثال، إذا كنت تريد تحويل 3500 واط إلى طاقة، فما عليك سوى تقسيم قيمة الطاقة على عامل التحويل من الجدول:
كم تكلفة الطاقة؟
ولاستكمال معنى القوة سنرى في هذا القسم صيغة القوة.
كما تعلم على الأرجح، فإن صيغة حساب القدرة تساوي الشغل المبذول بواسطة القوة مقسومًا على وقت تطبيق القوة المذكورة:
علاوة على ذلك، فإن عمل القوة يعادل قيمة القوة المذكورة مضروبة في المسافة المقطوعة، وبالتالي فإن التعبير الجبري السابق هو:
لذا، فإن القوة الواحدة تساوي القدرة المطلوبة، بحيث تكون الحركة المولدة بواسطة قوة مقدارها 330 رطلًا لمدة دقيقة واحدة 100 قدم.
لذلك، فإن القدرة الحصانية الواحدة تساوي 33000 رطل قوة لكل قدم مقسمة على الدقيقة:
أو إذا أردنا التعبير عن القوة بالثواني:
لإعطائك فكرة عن القوة، يمكن للإنسان العادي أن ينتج حوالي 1.2 حصان لفترة وجيزة و 0.1 حصان إلى أجل غير مسمى. وبالمثل، يمكن للرياضي النخبة أن يكتسب 2.5 حصانًا خلال فترة زمنية قصيرة و0.35 حصانًا خلال عدة ساعات.
أصل القوة
في هذا القسم الأخير يتم شرح تاريخ القدرة الحصانية كوحدة للقدرة، حيث أنها اسم غريب إلى حد ما.
في القرن الثامن عشر، كان السكان لا يزالون يستخدمون الحصان كوسيلة للعمل المنتظم. لم يتم استخدام الخيول فقط للنقل، ولكن أيضًا للقيام بالأعمال الشاقة.
لذلك، عندما تم اختراع المحركات البخارية الأولى، ظهرت الحاجة إلى مقارنة القدرة العاملة للحصان مع قدرة الآلة.
على وجه التحديد، أراد جيمس وات إيجاد طريقة للمقارنة عدديًا بين عدد القدرة الحصانية المكافئة للآلة، من أجل تسويق المحركات البخارية بشكل أفضل للسكان الذين ما زالوا يستخدمون الخيول في العمل.
وبعد عدة تجارب، توصل وات إلى أن الحصان قادر على إدارة عجلة نصف قطرها 12 قدمًا 2.4 مرة في الدقيقة. مع الأخذ في الاعتبار أن القيمة المخصصة لقوة الحصان كانت 180 رطلاً، كان حساب القوة كما يلي:
![\begin{aligned} P& =\cfrac{W}{t}=\cfrac{F\cdot r}{t}\\[2ex] &=\cfrac{180 \text{ lbf} \cdot 2, 4 \cdot 2\pi \cdot 12\text{ ft}}{1 \text{ min}}\\[2ex] & =33572 \ \cfrac{lbf\cdot ft}{min}\end{aligned}[/ latex] Finalement, pour faciliter la conversion, il a approché le résultat à 33 000 lbf·ft/min. [latex]1 \ HP= 33000 \ \cfrac{lbf\cdot ft}{min}](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-9e8131e8ac740479c71aaa5617901f24_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
حاليًا، في عالم الهندسة، أصبحت وحدة الطاقة غير مستخدمة لأن الوحدة الرسمية للطاقة في النظام الدولي للوحدات هي الواط. ومع ذلك، يتم التعبير عن قوة السيارات دائمًا بالحصان نظرًا لتقاليدها الطويلة.