الفرق بين القوة الحصانية وعزم الدوران ..وما أهميتهما؟

هناك مصطلحين في عالم السيارات أحدهما القوة الحصانية والثاني عزم الدوران. وهما مقياسان لقوة المحرك، وبالتالي، لسرعة السيارة. لكن ما هو المعنى الحقيقي لكل كلمة على المستوى العلمي؟ ما الفرق بينهما؟

ما هو عزم الدوران؟

في أبسط تعريفاته، يعد عزم الدوران مقياسًا لمدى قوة الدوران ، وفي سياق السيارات والمحركات، فإن الدورات الذي يقيسه هو دوران عمود المرفق في المحرك. ورياضيًا، عزم الدوران هو حاصل ضرب القوة في المسافة. لتوضيح ذلك، تخيل نفسك وأنت تدير مفتاح السيارة: القوة تطبق بيديك، والمسافة في هذه الحالة هي طول المفتاح. كلما زاد طول المفتاح، زادت قوة العزم، مما يضاعف مقدار قوة الدوران أو عزم الدوران الناتجة عن نفس القوة التي تبذلها. كلما زاد عزم الدوران، سهل تحريك سيارتك من التوقف بشكل أسرع.

عزم الدوران = القوة × المسافة

في سياق المحرك، يشير مصطلح "القوة" في المعادلة إلى عملية الاحتراق التي تحرك المكابس لأعلى ولأسفل أو من جانب إلى آخر، بينما تشير "المسافة" إلى طول الجزء الواصل بين أذرع التوصيل وعمود المرفق ويشار إليها أيضًا باسم "شوط" المحرك. عند زيادة سعة المحرك، تصنع المكابس بحجم أكبر، وبالتالي تزداد القوة في المعادلة، مما ينتج عنه عزم دوران أكبر. كما أن الشواحن التوربينية والشواحن الفائقة التي تدفع المزيد من الهواء إلى غرفة الاحتراق تزيد من القوة، وبالتالي تزيد من عزم الدوران. في النظام الأمريكي، ستلاحظ أن عزم دوران السيارات يقاس بوحدة تسمى "رطل-قدم". والوحدة الأخرى الأشهر هي نيوتن متر.

ما هي قوة الحصان؟

يقيس عزم الدوران مدى قوة دوران عمود المرفق بواسطة المحرك، بينما تقيس القدرة الحصانية مقدار العمل الذي يقوم به عزم الدوران هذا من خلال مراعاة سرعة دوران المحرك .

رياضياً، تُحسب القدرة الحصانية بضرب عزم الدوران في عدد دورات المحرك في الدقيقة (rpm)، والسبب الرئيسي لحسابها هو أن مقدار عزم الدوران الناتج عن المحرك يتغير تبعاً لسرعة دورانه. فبينما يعد عزم الدوران مقياساً للقوة، تعبر القدرة الحصانية بسهولة عن كل من القوة وسرعة المحرك في رقم واحد.

تعد سرعة المحرك مهمة لأن محركك ينتج عزم دوران أقل (وبالتالي قوة حصانية أقل) عند التباطؤ مقارنةً بما يُنتجه، على سبيل المثال، عند الاقتراب من الحد الأقصى لدورانه. وتجدر الإشارة إلى أن أرقام عزم الدوران والقوة الحصانية الكبيرة التي تذكرها شركات تصنيع السيارات، ومواصفاتها، ومراجعاتها، هي ذروة عزم الدوران والقوة الحصانية للمحرك - فالسيارة لا تنتج كل هذه القوة طوال الوقت.

القدرة الحصانية = (عزم الدوران × عدد دورات المحرك في الدقيقة) / 5252

على عكس عزم الدوران، تعد القدرة الحصانية وحدة قياس مستقلة، وخلافًا لما يوحي به الاسم، فإن حصانًا واحدًا لا يعادل فعليًا قوة حصان بالغ واحد، على الأقل ليس بالطريقة التي تتخيلها على الأرجح.

في أواخر القرن الثامن عشر، احتاج المهندس الاسكتلندي جيمس وات إلى طريقة لشرح قوة محركات البخار التي كان يبيعها بطريقة مفهومة للأشخاص الذين يعرفون الخيول. تقول الروايات إنه شاهد المهور وهي تنقل الفحم في رافعات المناجم، وقدر بشكل تقريبي جدًا أن حصانًا واحدًا بالغًا يستطيع رفع 33000 رطل من الفحم بثبات واستدامة بمقدار قدم واحدة في الدقيقة وهذا هو تعريف قوة الحصان الواحد.

ما معنى كل هذا؟

عمليًا، عزم دوران السيارة هو ما يدفعك للخلف في مقعدك من وضع السكون أو من سرعة دوران منخفضة، لأن القدرة الحصانية لا تصل إلى ذروتها في هذه الحالة، وفقًا للتعريف الرياضي للقدرة الحصانية. ولكن بمجرد ارتفاع سرعة الدوران، يولد عزم الدوران القدرة الحصانية، وهي ما تبقيك متسارعًا على سرعات الطرق السريعة وما فوقها.

هذه طريقة بدائية للتفكير في الأمر، ولكن مع ثبات نسب التروس والديناميكا الهوائية والوزن، يمكنك اعتبار قوة الحصان مقياسًا أفضل لمدى سرعة السيارة بمعنى "السرعة القصوى" للسؤال، في حين أن عزم الدوران ربما يكون أكثر أهمية بمعنى "من 0 إلى 100".

تستخدم السيارات الكهربائية محركات قادرة على الوصول إلى ذروة عزم الدوران في لحظة، لكن هذا العزم غالبًا ما يتراجع عند السرعات العالية بسبب محدودية سعة البطارية. كما تتمتع الشاحنات ذات المحركات الكبيرة والسيارات الرياضية المزودة بشاحن توربيني بعزم دوران هائل، ويعود ذلك في الغالب إلى أن قوة المحرك أكبر بكثير. في المقابل، غالبًا ما تفتقر سيارات الأداء ذات المحركات التي تعمل بسحب الهواء الطبيعي إلى عزم الدوران عند السرعات المنخفضة، وتحتاج إلى رفع عدد دورات المحرك إلى أقصى حد للوصول إلى أقصى قدرة حصانية.

عزم الدوران = القوة × المسافة
القدرة الحصانية = (عزم الدوران × عدد دورات المحرك في الدقيقة) / 5252