جديد ما هو الحصان الميكانيكي

القدرة

القدرة هي عبارة عن الشغل المُنجَز لكل ثانية، وهي وحدة قياس أساسية تُستخدم لمعرفة كمية الشغل المبذول والذي يقاس بالواط؛ حيثُ تم استنباط هذه الوحدة من خلال قانون القدرة الذي ينص على أنّ القدرة = الشغل/ الزمن؛ حيثُ تقاس وحدة الشغل بالجول، ويُقاس الزمن بالثانية، وبالتالي فإنّ وحدة القدرة جول/ثانية، وتساوي واط.^[١]

كان العالَم يعتمد على المحرك البخاري الذي اخترعه العالِم توماس نيوكمان (بالإنجليزية: Thomas Newcomen) عام 1712م؛ إذ يُعدّ أول محرك يعمل بواسطة البخار؛ إلّا أنّ العالِم جيمس وات (بالإنجليزية: James Watt) أدخل تحسيناته على المحرك الكهربائي؛ إذ أصبح يوفّر 75% من الوقود مقارنة بالمحرك القديم، وبهذه الطريقة استطاع جيمس وات تسويق محركه الجديد، ومع ذلك فقد كان الغالبية من الناس يستخدمون الحصان في أعمالهم، فمن هنا جاءت تسمية الحصان الميكانيكي أو القدرة الحصانية؛ ليُقنع جيمس وات الناس بمدى إنتاجية محركه البخاري وكفاءته بمقارنته مع الحصان؛ باختراع وحدة تجمع المحرك مع الحصان.^[٢]

القدرة الحصانية

القدرة الحصانية هي عبارة عن وحدة قياس تُستخدَم في علم الفيزياء، وهي وحدة قياس للقدرة والتي تُقاس بالواط. لقد درج استخدام لفظ القدرة الحصانية كوحدة مُتعارف عليها لقياس القدرة الميكانيكية؛ إذ يعادل الحصان الميكانيكي 746واط؛ أي ما يُعادل 0.746 كيلو واط، فمن النادر استخدام القدرة الحصانيّة في غير القدرة الميكانيكية.^[٣]

الحصان الميكانيكي

يُعتبر الحصان الميكانيكي الوحدة الشائعة والأكثر انتشاراً للطاقة، وهو معدّل الشغل المبذول لإنجاز عمل معيّن، وقد اعتمد النظام الإمبراطوري البريطاني أنّ كل حصان ميكانيكي يساوي 33,000 باوند – قدم من الشغل المبذول لكل دقيقة؛ إذ تمّ اعتماد هذه القيمة من قِبَل المهندس الاسكتلندي جيمس وات في أواخر القرن الثامن عشر، كما يعادل الحصان الميكانيكي 746 واط من القدرة الحصانية الكهربائية حسب النظام العالمي للوحدات (بالإنجليزية: International System Unit)، ويعادل أيضاً 2,545 من النظام الحراري البريطاني للوحدات،^[٤] وفي الحقيقة، يمكن توضيح معنى الحصان الميكانيكي من خلال تخيُّل أن حصاناً يسحب دلواً من الماء أو الصخور من أسفل القمة إلى أعلى القمة من خلال بَكَرة، وبما أن 1 حصان ميكانيكي= 33,000 باوند-قدم؛ فإنّ الحصان الميكانيكي يعني أن يسحب الحصان 330 باوند لمسافة 1000 قدم في الدقيقة الواحدة.^[٢]

مبدأ عمل القدرة الحصانية للسيارة

يمكن تعريف قدرة أيّ محرك من خلال توصيل المحرك بما يُسمّى داينوميتر (بالإنجليزية: Dynamometer)؛ وهو جهاز يُستخدَم في قياس عزم الدوران (بالإنجليزية: Torque)، كما يُستخدَم في قياس سرعة دوران المحرك (Rotation Speed). يعمل الداينوميتر من خلال وضع ثِقَل على المحرك ثم قياس مقاومة المحرك لذلك الثِّقَل. تُعتبَر السيارة في أفضل أداء لها إذا امتلكت قدرة كبيرة جداً بالنسبة لوزنها، فهذا يعني أن السيارة تحتاج قدرة أكبر كلّما كان وزنها أكبر، ومن هذا المُنطلَق؛ يحرص منتجو السيارات ومصنعوها على تخفيف وزن السيارة قَدَر الإمكان، كما يُمكِن اختيار السيارة الأفضل عندما تكون نسبة القدرة إلى نسبة وزن السيارة عالية؛ لأنّ ذلك سيُعطي السيارة سرعة أكبر.^[٥]

كيفية قياس الحصان الميكانيكي للسيارة

يمكن لأيّ شخص قياس الحصان الميكانيكي لأي سيارة من خلال اتباع الخطوات التالية:^[٦]

• معرفة رقم عزم الدوران: ويتمّ ذلك من خلال فتح المُجلّد المرفق الخاص بالسيارة، ثم الانتقال إلى قسم الخصائص الميكانيكية أو قسم عزم الدوران؛ حيثُ يمكن التنقُّل بين الأقسام من خلال الفهرس، وإذا لم تمتلك مُجلّد خاص بالسيارة، يمكن معرفة رقم عزم الدوران من خلال محركات البحث؛ حيثُ يجب إرفاق اسم السيارة ورقم الموديل وسنة الصنع في البحث مع كلمة (Torque).
• إيجاد سرعة محرك السيارة: يمكن إيجاد سرعة المحرك في المُجلد الخاص بالمُستخدِم أيضاً، وإذا لم يتوافر لدى المستخدِم المجلّد أو كان قد ضاع منه، يمكن البحث عن سرعة المحرك بإرفاق اسم السيارة ورقم الموديل وسنة الصنع مع جملة (Engine speed).
• ضرب عزم الدوران بسرعة المحرك ليَنتُج الحصان الميكانيكي: ويتمّ ذلك من خلال استخدام الصيغة الرياضية: الحصان الميكانيكي= (سرعة المحرك (لفة لكل دقيقة)*عزم الدوران).
• تقسيم الحصان الميكانيكي على 5,252: ويتم ذلك من خلال قسمة ناتج المعادلة السابقة على 5,252، وهذا الرقم يُقاس بوحدة راديان لكل ثانية.

أمثلة على كيفية قياس الحصان الميكانيكي للسيارة

• إذا كان رقم سرعة المحرك 2500 دورة لكل ثانية، وكان عزم الدوران 480، احسب الحصان الميكانيكي للسيارة.

الحل: الحصان الميكانيكي للسيارة= (عزم الدوران*رقم سرعة المحرّك)/5,252

الحصان الميكانيكي للسيارة= (2500*480)/5,252

إذن؛ فالحصان الميكانيكي= 1,200,000/ 5,252، ويساوي تقريباً 228 حصان ميكانيكي.

• إذا كان رقم الحصان الميكانيكي 228، وكان رقم عزم الدوران 480، جد سرعة المحرك.

الحل: الحصان الميكانيكي للسيارة= (عزم الدوران*رقم سرعة المحرك)/5,252

وبتعويض المُعطى بالقانون؛ 228= (480*رقم سرعة المحرك)/5,252

وبضرب الطرفين بـ 5,252؛ (228*5,252= 480*رقم سرعة المحرك)

وبقسمة الطرفين على 480 ليبقى المجهول على طرف لوحده؛ فإنّ رقم سرعة المحرك يساوي تقريباً 2500 دورة لكل ثانية.

• إذا كان رقم الحصان الميكانيكي 228، وكانت سرعة المحرك 2500 دورة لكل ثانية، احسب رقم عزم الدوران.

الحل: الحصان الميكانيكي للسيارة= (عزم الدوران*رقم سرعة المحرّك)/5,252

وبتعويض المعطيات في المسألة؛ 228= (عزم الدوران*2500)/5,252

وبضرب الطرفين بـ 5,252؛ 228*5,252= عزم الدوران*2500

وبقسمة الطرفين على 2500 ليبقى المجهول لوحده؛ فإنّ عزم الدوران يساوي تقريباً 480.

المراجع

1. ↑ “What is power?”, khanacademy.org, Retrieved 5-11-2017. Edited
2. ^ ^{أ ب} الدكتور حازم فلاح سكيك (3 -أغسطس- 2016)، “[قصة نجاح لماذا تقاس قدرة المحرك بقدرة الحصان Horsepower؟”]، hazemsakeek.net، اطّلع عليه بتاريخ 5-11-2017. بتصرّف
3. ↑ “horsepower (hp) “, whatis.techtarget.com,3-2011، Retrieved 5-11-2017. Edited
4. ↑ The Editors of Encyclopædia Britannica, ” Horsepower”، britannica.com, Retrieved 05-11-2017. Edited
5. ↑ الدكتور حازم فلاح سكيك (11- ديسمبر- 2013)، “كيف تعمل القدرة الحصاينة للسيارة”، hazemsakeek.net، اطّلع عليه بتاريخ 5-11-2017. بتصرّف
6. ↑ “How to Calculate Horsepower”, wikihow.com, Retrieved 5-11-2017. Edited.