Cómo convertir caballos de fuerza a kilómetros por hora
Escrito por Freddy Fernandez Torres ; última actualización: April 18, 2018
Horsepower is a unit of power, and miles per hour is a unit of speed. Physics tells us that power and speed (or velocity) are related by the the equation Power = Force • Velocity. According to this relationship, all we need to know is the force exerted on a body to be able to convert between its power and the speed it travels. However, force, also known as thrust, isn't always easy to determine. One way to do it is to measure the object's mass, do an acceleration test and apply Newton's Second Law.
Los caballos de fuerza (HP o Horse Power) son una unidad de potencia. Los kilómetros por hora son una unidad de velocidad. La física nos dice que potencia y velocidad están relacionadas por la ecuación Potencia = Impulso • Velocidad. Según esta relación, todo lo que necesitamos saber es el impulso ejercido sobre un cuerpo para poder convertir su potencia a velocidad de desplazamiento. Sin embargo, el impulso, también conocido como empuje, no siempre es fácil de determinar. Una forma de hacerlo es medir la masa del objeto, hacer una prueba de aceleración y aplicar la Segunda Ley de Newton.
¿Qué son los Caballos de Fuerza?
El término "caballos de fuerza" fue introducido por James Watt, uno de los primeros desarrolladores de la máquina de vapor. Él acuñó el término para medir la potencia de una máquina, o la cantidad de trabajo que era capaz de hacer en una unidad de tiempo determinada. En física, el trabajo es la cantidad de fuerza necesaria para mover un objeto a cierta distancia. Según su observación de los caballos, Watt definió una potencia de 550 pie-libras/segundo. En el sistema métrico, esta magnitud se expresa en 75 kilogramos por metro sobre segundo, es decir 75 kgm/s.
Medición de fuerza
Es posible que te interese conocer que tan rápido puede ir un automóvil con un motor que desarrolle una determinada potencia, pero sólo podrás determinar la relación entre potencia y velocidad observando cada auto en particular. Esto se debe a que el valor de impulso, que necesitas conocer para servirte de la ecuación que relaciona potencia y velocidad, depende del peso del automóvil y de cuán rápido puede acelerar. Estos valores son variables. Para ilustrarlo, hagamos un ejemplo con el modelo Maserati GranTurismo coupé de 2017, que tiene un peso de 1.880 kilogramos, y un motor V8 que desarrolla 454 caballos de fuerza.
Para medir el impulso o empuje, primero debes conocer la masa del automóvil. Cuando lo pesas, en realidad no obtienes la masa sino el peso, que es la masa multiplicada por la aceleración debida a la gravedad, que es un aproximado de 9,8 metros/segundo2. Si mides el peso en kilogramos, divide ese número entre 9,8 m/s2. Así obtendrás una masa de 183,67 kilogramos.
Llegados a este punto, estamos en condiciones de realizar una prueba de aceleración que nos permita registrar cuánto tarda el automóvil desde cero hasta alcanzar una velocidad de 100 kilómetros por hora. Convierte esa velocidad final a metros/segundo, y divide el resultado por el tiempo que tomó alcanzarla. El resultado final es la aceleración promedio. Ahora tienes todo lo que necesitas para encontrar el impulso desarrollado por el motor porque, de acuerdo con la Segunda Ley de Newton, Impulso = Masa • Aceleración.
Las pruebas de aceleración realizadas en el Maserati GranTurismo 2017 confirman que puede acelerar de 0 a 100 Km/h (27,77 m/s) en aproximadamente 5 segundos. Al dividir la velocidad máxima en metros por segundo entre los 5 segundos registrados, obtenemos una aceleración promedio de 5,55 m/s2.Esto significa que el motor desarrolla 1.019,36 kilogramos (183,67 * 5,55 m/s2) de empuje a máxima potencia.
Relación de potencia y velocidad
Ya conoces la potencia del motor y su impulso o empuje, por lo que puedes calcular la velocidad con la que viajará el automóvil: Velocidad = Potencia / Impulso. Para llegar a una respuesta, observamos que un caballo de fuerza = 75 kgm/s y que nuestro motor tiene 454 caballos de fuerza, es decir, 34.050 kgm/s. Ahora debes dividir este número por el empuje calculado en la prueba de aceleración. En consecuencia, el Maserati GranTurismo debería viajar a una velocidad aproximada de 34,5 m/s o 120 km/h mientras mantiene ese impulso.
Un Maserati en realidad puede viajar más rápido que a 120 kilómetros por hora. Es un auto reconocido por ser uno de los más rápidos, si no el más rápido, del mundo. Sin embargo, no desarrollará su velocidad máxima con la magnitud de impulso que hemos usado. La velocidad y la fuerza tienen una relación inversa, por lo que la reducción de la aceleración reduce la fuerza que el motor necesita para incrementar la velocidad. Si tienes un Maserati y quieres ver realmente qué tan rápido va, ten cuidado con el acelerador.
Este artículo fue realizado con la ayuda de sciencing.com
