Khamis, Disember 20, 2018

Kenapa Enjin Diukur Dengan Kekuatan Unit 'Kuasa Kuda'?


Bagi peminat jentera-jentera pantas, antara perkara yang mereka akan kerap sebutkan adalah berkenaan istilah kuasa kuda atau 'horsepower', dengan singkatan yang biasa kita gunakan adalah 'hp. dan pernahkah anda terfikir mengapa 'kuasa kuda' digunakan sebagai unit ukuran standard kuasa enjin?

Enjin kuasa kuda

Jika anda membayangkan pasti ada kaitan dengan kuda, ya memang betul telahan anda itu. Persoalannya, mengapa kuda yang digunakan?

Sejarah awal kuasa kuda

Pada awal abad ke 18, kejayaan mencipta enjin stim membolehkan orang ramai mula menggantikan kuda yang sebelum itu digunakan sebagai pemacu atau penggerak peralatan, seperti alatan pertanian dan pengangkutan.

Pelbagai soalan timbul dari kalangan masyarakat berkenaan kemampuan enjin stim berbanding kuda, yang ketika itu sudah serasi dengan kerja-kerja mereka.

Benarkah enjin stim dapat menggantikan kerja kuda dan berapakah kemampuan enjin stim berbanding kudrat kuda yang sudah terbukti mampu membantu mereka?

Pelbagai usaha cuba dibuat bagi membantu menjelaskan isu ini kepada orang ramai. Hampir 50 tahun penggunaan enjin stim jenis terawal yang digelarkan enjin stim Newcomen digunakan tanpa ada satu pihak pun berjaya menyelesaikan masalah ini.

Seorang usahawan dan pencipta Scotland bernama James Watt berjaya memperkenalkan penambahbaikan terhadap enjin Newcomen dengan enjinnya sendiri, enjin stim Watt yang diperkenalkan pada tahun 1776.

Berdepan masalah serupa kerana kesukaran mahu memasarkan produknya dengan penerangan tentang kemampuan sebenarnya yang mudah difahami, James melakukan beberapa siri eksperimen untuk cuba menjawab ketidak fahaman orang ramai.

Konsep pengiraan kuasa kuda

Wujud satu kisah yang menceritakan mengapa James mencipta unit kuasa kuda. Selepas memperkenalkan enjin stim versi beliau kepada awam, datang seorang pelanggan berminat mahu menggunakan enjin tersebut di premis perniagaannya pada tahun 1782.

Ahli perniagaan itu adalah seorang pembuat arak, mahu memastikan mesin James mampu mengatasi kemampuan kuda-kuda yang dia gunakan setiap hari untuk mengisar gandum.

Bagi memastikan kebenarannya, James dipinjamkan dengan kuda terkuat dimiliki ahli perniagaan itu untuk melakukan perbandingan.

Dengan kuda tersebut, James mendapat anggaran seekor kuda mampu memusing roda pengisar gandum sebanyak 144 kali dalam satu jam.

Mengambil kira diamater roda itu, James melakukan pengiraan dan mendapat formula terawal yang menyamakan satu kuasa kuda bersamaan dengan 33,000 ft-lbf/min (foot pound force per minute).

Ini bermakna pengiraan James menganggap seekor kuda yang baik mampu mengangkat 33,000 pound (14,968 kg) dalam jarak 1 kaki dalam tempoh 1 minit. Dari situlah konsep 1 kuasa kuda mula digunakan.

James akhirnya mengambil keputusan membina mesin yang mempunyai kemampuan melebihi ukuran satu kuasa kuda yang dianggarkan itu, bagi membuktikan kekuatan enjin stimnya.

James Watt bukan orang pertama

Walaupun sehingga kini nama James Watt disebut sebagai individu yang memperkenalkan konsep kuasa kuda pada dunia, idea yang sama sebenarnya sudahpun cuba dibuktikan oleh beberapa individu lain sebelum James.

Thomas Savery, seorang jurutera dan pencipta Inggeris pernah menulis pada tahun 1702 berkenaan ideanya membandingkan kekuatan enjin stim ciptaannya dengan kemampuan beberapa ekor kuda, dengan menyamakan kapasiti enjinnya mampu menggantikan lapan, sepuluh atau lima belas ekor kuda serentak.

Jurutera sezaman beliau seperti John Smeaton pernah cuba melakukan pengiraan kemampuan seekor kuda dan mendapat hasil 22,916 ft-lbf/min, John Desaguliers mencadangkan 44,000 ft-lbf/min dan Thomas Tredgold 27,500 ft-lbf/min.

Pengiraan yang dilakukan oleh James Watt tidak banyak jauh bezanya dengan apa yang ditemui mereka, dengan nilai asal 32,400 ft-lbf/min dibundarkan kepada 33,000 bagi mewujudkan standard yang lebih mudah difahami semua.

Berikutan pengaruhnya kepada dunia penciptaan zamannya serta populariti enjin stim ciptaannya yang banyak memperbaiki kelemahan enjin stim generasi terdahulu, cadangan James Watt diterima dan konsep satu unit kuasa kuda yang dicadangkan beliau, terus digunakan untuk mengukur kekuatan sesebuah enjin sehingga kini.

KUASA KUDA BUKAN PENENTU KELAJUAN KERETA

Mesin Kuasa Kuda

Pertama, mari kita fahami dahulu beberapa definisi pantas mengenai tork (Nm) dan kuasa kuda (hp).

Dalam spesifikasi automotif, TORK ialah daya kilasan atau pusingan, manakala KUASA KUDA pula ialah seberapa pantas daya kilasan itu digunakan. Contohnya, memasang dan membuka nat tayar kereta menggunakan pemutar tayar (wheelbrace) dan pistol detar (rattle gun).

Faktanya, kedua-dua alatan itu menghasilkan tork yang sama untuk memasang dan membuka nat tayar tetapi, pistol detar dikatakan lebih berkuasa kerana kemampuan melakukan tugas memasang dan membuka nat tayar dengan pantas.

Banyak tork pada kelajuan putaran perlahan memberikan anda sejumlah kuasa yang menyamai kurang tork pada kelajuan putaran tinggi. Agak rumit bukan?

Isunya, pemahaman ukuran kuasa dan tork sebenarnya mudah sahaja, tetapi diberikan perhatian lebih setiap kali kita membuat perbandingan sesama kereta di pasaran.

Walhal, itu cuma menyentuh beberapa isu rumit di atas dan ada banyak perkara lain yang perlu diambil kira selain pengajaran fizik. Contohnya, ramai orang berminat dengan kuasa disebabkan pecutan.

Sebenarnya, apa perlu anda tahu ialah berat kenderaan yang memberikan kesan besar kepada seberapa pantas sesuatu kelajuan itu dihimpun.

Penggearan juga menjadi faktor besar, di mana keluk kuasa dan tork enjin berbeza daripada output puncak yang menjadi judul utama dan angka yang kerap dipetik pengeluar.

BAGAIMANA MENILAI PRESTASI?

Kiraan Kuasa Kuda

Jika anda berminat dengan pecutan, lihatlah pada angka 0-100kmj dan bukan kuasa atau kuasa kuda (hp). Ia seperti membaca nilai nutrisi yang anda dapat ketika makan sekeping sandwic dan bukan menganalisis sama ada gandum itu baru dituai atau tidak, yang digunakan untuk menghasilkan roti sandwic tersebut.

Maknanya, baru atau lama gandum yang dituai sebenarnya tidaklah penting berbanding nilai nutrisi dalam sandwic. Samalah seperti pecutan sesebuah kereta yang tiada kena mengena dengan kuasa kuda semata-mata.

Atau anda mungkin berminat dengan kuasa disebabkan kelajuan maksimum? Sudah tentu kuasa menjadi faktor utama, tetapi aerodinamik juga memainkan peranan besar.

Apabila anda menggandakan kelajuan, anda sedang meningkatkan empat kali seretan (drag) dan apabila meningkatkan kelajuan sebanyak tiga kali ganda, anda sebenarnya sudah melakukan enam kali seretan!

Bukankah kereta berkuasa 402hp sepatutnya mempunyai dua kali ganda kelajuan maksimum kereta 201hp? Tetapi rata-rata kelajuan maksimum ditulis lebih kurang sama sahaja bukan?

Menariknya, berat jarang menjadi isu besar apabila menilai perihal kelajuan maksimum walaupun kereta kita agak perlahan untuk mencapai tahap kelajuan maksimum.

Apa yang dipedulikan ialah kelajuan maksimum itu dapat dicapai juga akhirnya. Lambat atau perlahan sudah tidak penting. Sedangkan dalam dunia nyata, kereta berat dengan kelajuan maksimum tertinggi mungkin lebih perlahan berbanding kereta yang mampu memecut pantas dengan kelajuan maksimum rendah. Dalam pemahaman lain, kereta berkelajuan maksimum 200kmj boleh saja lebih perlahan berbanding kereta berkelajuan maksimum 160kmj.

Jadi, kuasa bukanlah jawapan muktamad bagi pecutan atau kelajuan maksimum. Hakikatnya, pecutan adalah tentang tork.

Semoga memberi manfaat.

BACA INI JUGA:

sumber: 1 | 2

Seorang blogger yang suka berkongsi ilmu untuk individu yang suka membaca.

TERIMA KASIH KERANA SUDI MEMBERIKAN KOMEN. INSYAA ALLAH SAYA AKAN KOMEN DI BLOG ANDA JUGA.
EmoticonEmoticon