Por que uma curva de torque e potência dos motores a gás sempre se encontra a 5252 RPM?

Estou assistindo a um programa de TV chamado Tech Garage e eles alegam que as curvas de torque e potência dos motores sempre se encontram a 5252 RPM. Supondo que isso seja verdade, por que isso acontece? É algo projetado para motores, ou é exatamente como a termodinâmica funciona?


Se for resultado de um projeto, o que dizer sobre o mecanismo é organizado para torná-lo realidade?

É apenas matemática , e é porque a potência é definida (em termos de torque) como 550 pés · lbs por segundo .

Um único HP mede 33.000 libras movidas 1 pé em 1 minuto (conforme James Watt, essa é a média do que um cavalo real pode fazer). Uma rotação de um motor movendo o mesmo 1 lb percorreria ~ 6,283 pés (a circunferência de um círculo de raio de 1 pé).

33.000 / 6.283 = 5252

Apenas por diversão, fiz algumas contas no google, para mostrar que este é um artefato do sistema de unidades usado para colocar números em torque e potência.

O número 5252 pode ser calculado como:

1 horsepower / 1 lbf foot radian in turns/minute
5 252.11312

O número exato é 16.500 / π (33.000 / τ)

Portanto, se a matemática fosse feita em unidades métricas (watts e newton-metros para torque), você obteria:

1 W / 1 N m rad in turns/minute
9.54929659

Esse número é 30 / π (ou 60 / τ), devido ao número de segundos em um minuto. Se você medisse a velocidade de rotação do motor em radianos / segundo, o número se tornaria 1 . O mesmo se aplicaria ao sistema não métrico, se libras-pé fossem usadas em vez de potência para medir a potência do motor.

Onde as "curvas se encontram" é inteiramente um artefato de colocar ambas as quantidades (medidas em cavalos-força e libra-pés) nas mesmas escalas numericamente no eixo de um gráfico. Se você os representasse graficamente um contra o outro, e não contra o RPM, isso apareceria em algum ponto (correspondente a 5252 RPM) apareceria em um ponto em que a potência em cavalos de potência e o torque em libra-pé são iguais.

Apenas adicionando à Marks ótima resposta acima:

Embora a potência seja definida em termos de torque, a potência é a medida mais útil da potência de um motor quando se trata de tentar descobrir a velocidade do seu carro, supondo que você tenha uma transmissão apropriada. Uma transmissão altera a saída de torque, mas mantém a potência inalterada (negligenciando as perdas por atrito, etc.). Portanto, o velho ditado "cavalo-vapor vende carros, o torque ganha corridas" é na verdade completamente falso em teoria. Um motor hipotético que produzisse 1000 pés-libras de torque, mas apenas acelerasse para 10 RPM resultaria em um carro dolorosamente lento.

Para carros reais, porém, as pessoas raramente discutem as curvas reais de potência ou torque. Eles geralmente falam apenas sobre potência de pico ou torque de pico. Carros com alto torque geralmente o produzem na extremidade inferior, e isso também aumenta a potência na extremidade inferior. Como a potência está relacionada às RPM, o pico de potência normalmente ocorre em altas RPMs. Portanto, um motor de 'alto torque' pode ter o mesmo pico de HP que um motor de 'baixo torque', mas o motor de alto torque terá mais potência na extremidade inferior da faixa de RPM. Por causa disso, o carro será mais rápido - mas as pessoas que consideram apenas os valores de pico dirão que isso se deve ao torque, quando na verdade se deve a uma ampla faixa de potência. Lembre-se - qualquer mecanismo pode, em teoria, produzir uma quantidade arbitrariamente grande de torque após ser roteado por uma transmissão.

Para um exemplo hipotético simples, considere um mecanismo A com uma curva típica de potência, em seguida, imagine um motor B com a mesma curva exata de potência, mas na escala x2 no eixo RPM. Se o mecanismo A produzisse pico de HP a 5.000 RPM, o mecanismo B produziria pico de HP a 10.000 RPM. Se o motor A produzisse 90 HP a 2.000 RPM, o motor B produziria 90 HP a 4.000 RPM.

Agora, imagine rotear o motor B através de uma transmissão sem atrito com uma proporção de 2: 1. Isso reduzirá efetivamente a velocidade do motor B, de modo que os recursos da curva de potência modificada pela transmissão agora ocorram às mesmas velocidades de rotação que o motor A. O motor B agora está produzindo o mesmo torque exato e a potência do motor A após a transmissão, apesar de o fato de que o motor B claramente teria menos torque antes da transmissão. (Novamente, veja Marcas como uma ótima explicação da matemática)