Cet article explique ce qu'est une puissance. Vous découvrirez combien coûte une puissance exprimée dans d'autres unités, les variations que présente cette unité et, enfin, l'historique de cette mesure de puissance.
Qu'est-ce qu'un cheval-vapeur (cheval-vapeur) ?
Le cheval-vapeur est une unité de puissance utilisée dans le système d'unités anglo-saxon. Une puissance équivaut à 745,7 watts.
Le symbole de la puissance est HP, un acronyme qui vient du terme anglais horsepower .
La puissance est également appelée puissance , car il s'agit en fait d'une unité de mesure des puissances et non des forces.
Il convient de noter que la puissance n'est pas l'unité de mesure de la puissance dans le Système International (SI), cette unité étant le watt. Quoi qu’il en soit, la puissance est encore utilisée aujourd’hui. Ci-dessous, nous verrons les applications de cette unité de mesure.
Variations de puissance
Contrairement à d’autres unités, il existe différentes définitions de la puissance. En effet, lorsque son utilisation s'est répandue dans toute l'Europe, différentes valeurs ont été prises pour définir mathématiquement la puissance. Ci-dessous vous pouvez voir les quatre principales variantes de cette unité de puissance :
- Puissance mécanique ( puissance mécanique ou puissance impériale ) : désigne la puissance nécessaire pour soulever une force de 33 000 livres à une hauteur de 1 pied pendant 1 minute. Une puissance mécanique équivaut à 745,7 watts.
- Puissance à vapeur ou puissance métrique : définie comme la puissance nécessaire pour soulever un poids de 75 kiloponds de 1 mètre de hauteur pendant 1 seconde. Son équivalent en watts est de 735,5 W. C'est l'unité la plus utilisée en Europe continentale.
- puissance électrique : utilisée dans les moteurs électriques pour afficher leur puissance de sortie (et non la puissance d'entrée). Mathématiquement, elle est définie comme exactement 746 watts (ou watts).
- Puissance de chaudière ( BHP ) : Utilisé principalement pour indiquer la capacité d'une chaudière à fournir de l'énergie sous forme de vapeur à une machine à vapeur. Elle est définie comme la chaleur nécessaire pour évaporer 34,5 livres d’eau à 212 degrés Fahrenheit (100°C) en 1 heure. Sa valeur en watts est de 9809,50 W.
Il convient de noter que la signification originale du mot puissance était celle de puissance mécanique, mais plus tard, d’autres définitions ont été faites.
Tableau d'équivalence de puissance
Dans le tableau suivant, vous pouvez voir les équivalences entre la puissance et d’autres unités de puissance :
| Unité | Symbole | Équivalent à 1 HP |
|---|---|---|
| Watt | W | 745,7 W |
| Kilowatt | kW | 0,7457 kW |
| Kilocalorie/heure | kcal/heure | 641,19 kcal/heure |
| cheval à vapeur | CV | 1.0138 ch |
| Kilogramme/seconde | kgm/s | 76,035 kgm/s |
Vous pouvez utiliser des facteurs de conversion pour passer d'une unité de puissance à une autre.
Par exemple, si vous souhaitez convertir 3 500 W en puissance, il vous suffit de diviser la valeur de puissance par le facteur de conversion du tableau :
Combien coûte une puissance ?
Pour compléter la signification de la puissance, dans cette section, nous verrons la formule d’une puissance.
Comme vous le savez sûrement déjà, la formule de calcul de la puissance est égale au travail effectué par une force divisé par le temps d'application de ladite force :
De plus, le travail d'une force est équivalent à la valeur de ladite force multipliée par la distance parcourue, de sorte que l'expression algébrique précédente est :
Ainsi, une puissance est égale à la puissance requise pour que le mouvement généré par une force de 330 lbf pendant 1 minute soit de 100 pieds.
Par conséquent, une puissance équivaut à 33 000 livres-force par pied divisé par minute :
Ou si l’on veut exprimer la puissance en termes de secondes :
Pour vous donner une idée de la puissance, un humain moyen peut produire environ 1,2 CV brièvement et 0,1 CV indéfiniment. De même, un athlète d’élite peut gagner 2,5 HP sur un court intervalle de temps et 0,35 HP sur une période de plusieurs heures.
Origine de la puissance
Dans cette dernière section, l'histoire du cheval-vapeur en tant qu'unité de puissance est expliquée, car il s'agit d'un nom plutôt particulier.
Au XVIIIe siècle, la population utilisait encore le cheval comme moyen de travail régulier. Les chevaux n’étaient pas seulement utilisés pour le transport, mais aussi pour effectuer des travaux laborieux.
Ainsi, lorsque les premières machines à vapeur ont été inventées, le besoin s'est fait sentir de comparer la capacité de travail d'un cheval avec celle d'une machine.
Plus précisément, James Watt souhaitait trouver un moyen de comparer numériquement le nombre de chevaux équivalents à une machine, afin de mieux commercialiser les moteurs à vapeur auprès de la population qui utilisait encore des chevaux pour le travail.
Après plusieurs expériences, Watt a déterminé qu'un cheval était capable de faire tourner une roue d'un rayon de 12 pieds 2,4 fois par minute. En tenant compte du fait que la valeur attribuée à la force d'un cheval était de 180 lbf, le calcul de la puissance était :
![\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")
Actuellement, dans le monde de l’ingénierie, l’unité de puissance tombe en désuétude car l’unité officielle de puissance dans le Système international d’unités est le watt. Cependant, la puissance des voitures s’exprime toujours en chevaux en raison de leur longue tradition.