تفاوت بین اسب بخار و گشتاور چیست؟

در صنعت خودروسازی، بارها با واژگان گشتاور و اسب بخار برخورد کرده‌ایم، اما شاید در این راه معنای این واژگان را درست درنیافته باشیم

طبق گفته کارول شلبی: اسب بخار باعث فروخته شدن خودرو؛ تورک باعث برنده شدن در مسابقه می‌شود. بیایید ببینیم که واقعاً این گفته صحیح است یا خیر.

فرضیات:

در این مقاله برخی از فرضیات زیر را در نظر می‌گیریم:

• اصطکاک در سطح جاده را در نظر نمی‌گیریم.
• از اثرات آئرودینامیکی تأثیرگذار بر روی خودرو پرهیز می‌کنیم.
• خودرو در جاده صاف قرار دارد.
• هیچ‌گونه تلفاتی در مجموعه انتقال قدرت وجود ندارد.
• سرعت خودرو همواره ثابت غیر صفر است.
• تعویض دنده به‌طور آنی صورت می‌گیرد.
• خودرو در حالت تخته‌گاز در تمامی شرایط قرار دارد.

طبیعی است که هیچ‌کدام از فرضیات فوق در شرایط واقعی اتفاق نمی‌افتد ولی توضیح بسیاری اتفاقات را ساده می‌کند. توان با واحد اسب بخار سنجیده می‌شود. توان و اسب بخار ممکن است به‌جای همدیگر در این مقاله مورد استفاده قرار بگیرد. تورک هم با واحد پوند-فوت اندازه‌گیری می‌شود.

تورک:

گشتاور حاصلضرب نیرو در مسافت است و ساده ترین راه برای درک این موضوع استفاده از یک آچار است. زمانی که فردی به آچار نیرو وارد می‌کند، این نیرو فاصله‌ی دسته تا سر آچار را طی می‌کند و با ایجاد گشتاور پیچ را سفت می‌کند.
احتراق نیرو را در سیلندر تولید می‌کند تا پیستون را به سمت پایین حرکت دهد و این عمل باعث پایین رفتن میل لنگ به میزان معینی می‌شود. این همان جاییست که عبارت “واحدهای پیچشی” به میان می‌آید زیرا پیستون و میل لنگ نیروی پیچشی ایجاد می‌کنند.
در شکل پایین نشان می‌دهد که در خودرو چگونه تایر به جاده نیرو وارد می‌کند.

در طرف مقابل، اسب بخار سرعتی ست که در آن کار انجام می‌شود. حاصلضرب گشتاور در دور موتور، اسب بخار است. اساساً، هر چقدر میل لنگ با میزان ثابتی از قدرت، سریعتر بچرخد، موتور قدرت بیشتری تولید خواهد کرد. خودرویی که اسب بخار بیشتری نسبت به گشتاورش داشته باشد، خودرویی سریع خواهد بود زیرا این موضوع به خودرو سرعت و شتاب خواهد بخشید.

گشتاور بیشتر بدان معنی نیست که خودرویی از خودروی دیگر سریعتر است. برای مثال خودروی F250 گشتاوری ۹۲۵ پوند-فیتی دارد در حالی که خودروی هوندا S2000 تنها ۱۶۲ پوند-فیت گشتاور دارد با این حال S2000 سریعتر است با اینکه اسب بخار کمتری هم دارد. دلیل این امر نسبت قدرت به وزن آن است که مهمترین فاکتور محسوب می‌شود. هوندای ۲۸۰۰ پوندی در ۵.۷ ثانیه به سرعت ۱۰۰ کیلومتر می‌رسد درحالی که فورد ۸۳۰۰ پوندی در ۶.۹ ثانیه به سرعت ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد که بیانگر این موضوع است که برای شتاب گیری نسبت قدرت به وزن مهم‌تر از نسبت وزن به گشتاور است.

کار

کار جزء واژگانی است که در مورد خودرو کاربرد خاصی ندارد. کار به‌صورت انرژی انتقال داده‌شده از یک سیستم به سیستم دیگر تعریف می‌شود؛ درست مانند فردی که ارابه را به سمت جلو هل می‌دهد. به‌طور ریاضی حاصل‌ضرب نیرو در فاصله را کار گویند و واحد آن پوند-فوت یا نیوتن متر است. جهت نیرو با جهت جابه‌جایی حاصل از نیروی وارده یکی است. اگر حرکتی صورت نگیرد کاری هم انجام نشده است.

تفاوت کار با تورک:

به یاد داشته باشید که واحدهای تورک و کار باهم برابر است؛ ولی تفاوت‌های عمده‌ای باهم دارند. تورک نیرویی است که باعث چرخش چسم می‌شود بدین معنی که تمایل ندارد که جسم را در جهت نیروی وارده حرکت دهد. کار درواقع سنجشی از میزان انرژی انتقالی به سیستم است که ممکن است به‌وسیله نیروی حاصله از تورک ایجاد شود یا نشود.

بر روی شفت در حال دوران؛ کاری که می‌توان روی آن انجام داد نتیجه نیروی حاصل از تورک است. تورک نیرویی است که تمایل دارد تا یک جسم دوار را بچرخاند.

توان:

توان در حقیقت میزانی از کار است که در زمان مشخصی صورت می‌گیرد. درواقع توان را نرخ انجام کار یا نرخ انرژی در حال انتقال بین دستگاه‌ها گویند. فرمول زیر برای محاسبه توان مورداستفاده قرار می‌گیرد:

توان دورانی:

بر روی شفت دورانی؛ نیروی حاصل از تورک کار انجام می‌دهد. نرخ انجام کار وابسته به‌سرعت دورانی شفت است. بنابراین میزان توانی که باعث دوران شفت می‌شود از حاصل‌ضرب سرعت دورانی در تورک به دست می‌آید.