2026 по восточному календарю будет Годом лошади. Поэтому в поисковых системах все чаще появляются запросы об интересных фактах, связанных с лошадьми. Один из самых популярных: почему именно в лошадиных силах до сих пор измеряется мощность автомобильного двигателя? За подробным ответом мы обратились к доценту кафедры общей и экспериментальной физики Алтайского государственного университета Татьяне Андруховой.
Сколько мощности в лошадиной силе?
Начнем с того, что популярная лошадиная сила (л.с.) хоть и встречается очень часто, но является внесистемной единицей мощности. Это значит, что она не входит в Международную систему единиц (СИ). Для сравнения, системной единицей мощности считается Ватт (Вт,W). Но нужно понимать, что внесистемные единицы – такие же равноправные участники физических измерений. Многие из вас слышали про калории, так вот калория в секунду (кал/с) – тоже внесистемная и очень популярная единица измерения, только в химии.
С точки зрения физики, лошадиная сила – это техническая единица мощности (отнюдь не силы!) – она отражает количество работы, которую двигатель способен выполнить за единицу времени.
Для практических целей используют простую формулу вычисления лошадиной силы:
л.с. = (крутящий момент • обороты) /5252
Поясним, крутящий момент – величина, характеризующая вращательное действие силы на твердое тело, т. е. это тяга, которую создает мотор, когда вращает вал, колеса с определннным усилием (в системе СИ это Н•м).
Уточним: крутящий момент – это сила вращения, а лошадиная сила – это комбинация момента и скорости вращения.
1 л.с. (максимальная) = 735,499 Вт. В разных языках можно встретить разное обозначение лошадиной силы: в русском языке – л.с., в немецком – PS, французском – CV, английском – HP (hp).
Но интересно, что в Великобритании, США и некоторых других странах 1 hp = 550 фут•фунт/с = 745,7 Вт. То есть, у них лошадиная сила чуть больше нашей.
Почему именно лошадиная сила стала единицей измерения?
Лошадь в качестве транспорта наши далекие предки стали использовать за несколько тысячелетий до нашей эры. И до середины XIX века гужевой транспорт, в котором в качестве тягловых животных использовались лошади, был основным видом сухопутного транспорта.
Лошадиная сила как единица измерения была введена в XVIII веке (некоторые историки называют даже точный год – 1789) Джеймсом Уаттом (шотландским инженером, изобретателем-механиком) для сравнения мощности паровой машины с максимальной мощностью живой лошади. Любопытно, что первоначально лошадиная сила абсолютно не касалась двигателя внутреннего сгорания.
Уатт взял лошадиную силу как точку отсчета мощности для наглядности – чтобы продемонстрировать очевидное преимущество своего парового двигателя (в то время две лошади двигали мельничное колесо с вращением 144 оборота в час, продвигая механизм с грузом 180 кг со скоростью 3,6 км/ч при радиусе колеса 3,7 м. Значит, одна лошадь создавала тягу 76 кг со скоростью 1 м/с.
Но Уатт немного слукавил, взяв за исходный показатель не среднестатистическую, а очень сильную лошадь. И по сути, это не сила, как таковая, а уровень производительности.
Но так как целью изобретателя были не точные расчеты, а реклама своего парового двигателя (а он мог заменить от 3 до 4 лошадей), то Уатт достиг своей цели, обосновав экономическую выгоду, например, для мельников (ведь двигатель не нужно кормить и лечить) и его надежность.
Спустя десятилетия, в честь изобретателя единица измерения мощности двигателя была названа его именем – Ватт (Вт).
А вот двигатель внутреннего сгорания, который сегодня используется в автомобилях, был изобретен только в 1876 году, через 90 лет после изобретения Уатта, немецким инженером Николаусом Отто.
Важнейшим показателем двигателя является его мощность и скорость крутящего момента, то есть на сколько быстро двигатель может набрать максимальные обороты и удерживать их в зависимости от мощности мотора. И здесь также стали использовать ( и до сих пор используют!) лошадиную силу.
Какие бывают лошадиные силы?
На основе выводов Уатта со временем появились различные лошадиные силы: британская, водяная, электрическая, котловая, метрическая и даже налоговая.
Британская лошадиная сила ( ее еще называют механической) – та самая, которая считалась по формуле, предложенной Уаттом. Она до сих пор используется в автомобильной отрасли США и Великобритании под названием «механическая лошадиная сила» и имеет обозначение hp.
Водяная лошадиная сила (WHP) – единица измерения энергии или мощности, которая передаётся воде насосом.
Электрическая лошадиная сила – внесистемная единица измерения мощности, используемая в США в промышленности и энергетике.
Котловая лошадиная сила – обозначает способность котла подавать пар в паровой двигатель.
Метрическая (или европейская) лошадиная сила – появилась в результате округления оригинальной (механической) лошадиной силы Уатта. В привычных нам единицах метрическая лошадиная сила равна 735,49875 Вт.
Налоговая лошадиная сила – особая система расчета ставок транспортного налога. Величина налоговой лошадиной силы рассчитывалась не от фактической мощности двигателя, а с помощью математической формулы, основанной на геометрических размерах цилиндра.
Сколько лошадиных сил в лошади и в машине?
Если брать за точку отсчета, что одна крепкая лошадь способна выдать 10 условных единиц лошадиной силы (при активности средний здоровый конь вырабатывает около 10, а в рывке 15, лошадиных сил), то получается, что в двигатель 100 л. с. на самом деле дает их в 10 раз меньше. Например УАЗ Патриот – 150 л. с. при 5000 об/мин можно сравнить, что реально везут этот автомобиль 15 реальных лошадей. А машина нашего президента August Senat – мощностью двигателя 598 л.с. с добавочным электромотором 40 л. с. при 5500 об/мин и разгоне до 100 км/ч за 6 с – это почти 64 мощных «коня».