Γιατί η ισχύς του κινητήρα μετριέται σε «ιπποδύναμη»;
Η ισχύς του κινητήρα μετριέται σε «Horsepower» λόγω ενός Σκωτσέζου μηχανικού που ονομάζεται James Watt. Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις του Watt, 1 ίππος =33.000 πόδια-λίβρες εργασίας ανά λεπτό. Η αξία της ιπποδύναμης δεν ήταν σαφώς απόλυτη, αλλά αυτό δεν είχε ιδιαίτερη σημασία για τον Watt, ούτε για τους πιθανούς αγοραστές. Το μόνο που έπρεπε να γνωρίζει ο ιδιοκτήτης ενός αλόγου έλξης ήταν ότι η ατμομηχανή του Watt μπορούσε να κάνει 5 φορές περισσότερη δουλειά από ό,τι έκανε το άλογό του με ένα βύθισμα.
Η ισχύς του κινητήρα μετριέται σε «Horsepower» λόγω ενός Σκωτσέζου μηχανικού που ονομάζεται James Watt Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις του Watt, 1 ίππος =33.000 πόδια-λίβρες εργασίας ανά λεπτό. Η αξία της ιπποδύναμης δεν ήταν σαφώς απόλυτη, αλλά αυτό δεν είχε ιδιαίτερη σημασία για τον Watt, ούτε για τους πιθανούς αγοραστές. Το μόνο που έπρεπε να γνωρίζει ο ιδιοκτήτης ενός αλόγου έλξης ήταν ότι η ατμομηχανή του Watt μπορούσε να κάνει 5 φορές περισσότερη δουλειά από ό,τι έκανε το άλογό του με ένα βύθισμα.
Ο αριθμός των φυσικών μεγεθών με τους οποίους ασχολούμαστε σε καθημερινή βάση είναι σχεδόν υπερβολικά εκτεταμένος για να τον απαριθμήσουμε – η θερμοκρασία, η δύναμη και η απόσταση είναι μερικά από τα πιο κοινά, αλλά που μόλις και μετά βίας χαράζουν την επιφάνεια. Οι μονάδες μέτρησης για αυτές τις δυνάμεις (Κελσίου, Νεύτωνα και μέτρα, αντίστοιχα) «ακούγονται» επίσης όμορφες, τώρα που τις έχουμε συνηθίσει.
Συνήθως, οι μονάδες των φυσικών μεγεθών ονομάζονται από τον επιστήμονα που είτε τις ανακάλυψε πρώτος είτε είχε κάνει απαράμιλλη συνεισφορά στο αντίστοιχο πεδίο τους. Όλα αυτά με κάνουν να σκεφτώ έναν άλλο τύπο δύναμης, αυτόν που παράγεται από έναν κινητήρα. Πιο συγκεκριμένα, αναρωτιέμαι γιατί χρησιμοποιούμε «ιπποδύναμη» για τη μέτρηση της ισχύος; Πώς τράβηξαν τα άλογα στην εικόνα της εξουσίας;
Υπάρχει πραγματικά μια πολύ ενδιαφέρουσα ιστορία πίσω από αυτό…
Η ατμομηχανή του Watt
Όλα ξεκίνησαν όταν ο Τζέιμς Γουότ, ο καινοτόμος που πιστώθηκε με μια σειρά από εφευρέσεις και ανακαλύψεις, έκανε την υπάρχουσα ατμομηχανή πιο αποτελεσματική. Πριν παρουσιάσει το σχέδιό του, ο κόσμος είχε ήδη συνηθίσει τον κινητήρα Newcomen, ο οποίος ήταν ουσιαστικά το πρώτο μηχάνημα που αξιοποίησε τον ατμό για να κάνει δουλειά.
Ωστόσο, ο κινητήρας του Watt, μαζί με άλλες τεχνικές βελτιώσεις, παρήγαγε την ίδια ποσότητα μηχανικής απόδοσης χρησιμοποιώντας μόνο το ένα τέταρτο του καυσίμου που απαιτούσε ο κινητήρας Newcomen! Ο Watt προφανώς ήθελε να διαθέσει αυτό το δραματικό πρακτικό πλεονέκτημα που μπορούσε να προσφέρει η σχεδίασή του έναντι του κινητήρα Newcomen.
Το μάρκετινγκ αυτού του προφανούς τεχνικού πλεονεκτήματος ήταν αρκετά απλό σε άτομα που χρησιμοποιούσαν πραγματικά ατμομηχανές. Θα μπορούσε να τους μιλήσει χρησιμοποιώντας πολλές «ορθολογίες κινητήρα» ή θα μπορούσε απλώς να πει, «Γεια, ο κινητήρας μου κάνει το ίδιο πράγμα με τον κινητήρα Newcomen, αλλά καταναλώνει 75% λιγότερο καύσιμο!»
Το θέμα ήταν ότι δεν χρησιμοποιούσαν όλοι ατμομηχανές εκείνη την εποχή. υπήρχε ένα μεγάλο κομμάτι του πληθυσμού που εξακολουθούσε να χρησιμοποιεί άλογα έλξης για να κάνει τα πράγματα «μηχανικά». Ο Watt ήθελε να βρει έναν τρόπο να κάνει αυτούς τους ανθρώπους να καταλάβουν το πλεονέκτημα της μηχανής του μέσω αριθμών, προκειμένου να εξηγήσει πώς ο κινητήρας του ήταν πιο παραγωγικός από τα άλογα βύθισης στα οποία βασίζονταν για να κερδίσουν τα προς το ζην. Για να το πετύχει αυτό, έπρεπε προφανώς να συγκρίνει την απόδοση δύο τελείως διαφορετικών οντοτήτων, δηλαδή του κινητήρα και των αλόγων του, χρησιμοποιώντας μία μόνο μονάδα.
Ένα βύθισμα ίππου (Πηγή εικόνας:Wikimedia Commons)
Για να επιτύχει αυτή τη σύγκριση, ξεκίνησε τον υπολογισμό της παραγωγικότητας ενός τυπικού αλόγου έλξης, προσδιορίζοντας πόση δύναμη θα μπορούσε να παράγει ένα κανονικό άλογο έλξης σε μια δεδομένη χρονική περίοδο. Υπάρχουν διαφορετικές αφηγήσεις για τα πειράματα που έτρεξε, αλλά στο τέλος, σημείωσε ότι ένα τυπικό άλογο έλξης θα μπορούσε να κάνει σχεδόν 33.000 πόδι-λίβρες (να σηκώσει ένα βάρος 33.000 λιβρών 1 πόδι) εργασίας σε ένα λεπτό και να διατηρήσει τον ίδιο ρυθμό όλη την ημέρα (που είναι λίγο τραβηγμένο ως υπόθεση). Ως εκ τούτου, μια νέα μονάδα γεννήθηκε - ιπποδύναμη. Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις του Watt, ο υπολογισμός ήταν ως εξής:
1 ίππος =33.000 πόδια-λίβρες εργασίας ανά λεπτό
Η αξία της ιπποδύναμης δεν ήταν σαφώς απόλυτη, αλλά αυτό δεν είχε ιδιαίτερη σημασία για τον Watt, ούτε για τους πιθανούς αγοραστές. Το μόνο που έπρεπε να γνωρίζει ο ιδιοκτήτης ενός αλόγου έλξης ήταν ότι η ατμομηχανή του Watt μπορούσε να κάνει 5 φορές (ή ακόμα περισσότερες) περισσότερη δουλειά από ό,τι έκανε το άλογό του με ένα βύθισμα. Με άλλα λόγια, ο μόνος κινητήρας του ισοδυναμούσε με τουλάχιστον 5 άλογα!
Αυτή η σύγκριση μήλου-πορτοκαλιού έκανε θαύματα και ο κινητήρας Watt έγινε ένα από τα πιο πολύτιμα εργαλεία της Βιομηχανικής Επανάστασης. Ακόμη και σήμερα, ο όρος «ιπποδύναμη» χρησιμοποιείται ως συμπληρωματική μονάδα, ενώ μιλάμε για την ισχύ εξόδου των στροβίλων, των κινητήρων εμβόλων και άλλων μηχανών.
Ο James Watt, όπως γνωρίζει όλος ο κόσμος σήμερα, ήταν μια αληθινή ιδιοφυΐα. Όχι μόνο δημιούργησε μια ατμομηχανή που ήταν πολύ πιο αποδοτική από ό,τι υπήρχε εκείνη την εποχή, αλλά βρήκε επίσης έναν τρόπο να την πουλήσει εντυπωσιακά σε έναν πληθυσμό που ζούσε ακόμα στο παρελθόν. Στη διαδικασία, άθελά του έδωσε στον κόσμο μια νέα μονάδα ισχύος που εξακολουθεί να χρησιμοποιείται συνήθως μέχρι σήμερα!
