老外果然数学不好。
力矩的数值 τ = F \cdot r
转速 n 以RPM为单位,就是每分钟转了多少圈。
动率 P = F \cdot v = \frac{τ}{r} \cdot \frac{2πr\cdot n}{60} = τ\cdot n \cdot \frac{2π}{60}
这是在国际单位制下的结果,干净整洁。当然单位是瓦特,换成马力需要换算。
然后回到操蛋的英制:
瓦特测定,一匹马以180磅力拉,在一分钟内使半径为12英尺的滑轮在一小时内可以转动144次。(可怜的马!)最后算出来是32,572英尺·磅力/分钟,四舍五入为33,000英尺·磅力/分钟。
这就出现开头的:
接着:
我们知道,根据定义: P = \frac{W}{t} = \frac{F \cdot s}{t} ,把F和s的数值交换,不影响结果。
然后凑转速,这地方用到了第一个假设的条件,半径1ft,这样不带单位的计算里,半径就没了:
然后,高潮来了,由于 P = \frac{W}{t} = \frac{F \cdot s}{t} = \frac{F \cdot \frac{s}{2πr} \cdot 2πr}{t} = F \cdot n \cdot 2πr
接着,你提问地方出现:
到这一步为止,还是没错,F和n相乘不变,结果就不变。100磅变成0.1磅,同时转速变成52520可以。
但是错哪了呢?
我们先按部就班地换算一下,看看5252到底哪来的。
P = F \cdot v = \frac{τ}{r} \cdot 2πr\cdot n = τ\cdot n \cdot 2π
单位是 ft·lb/min,与马力单位相同。
我们知道,一马力等于33,000 ft·lb/min,
怎么换算过去呢
P = τ\cdot n \cdot 2π
单位换算一下,
\frac{33000}{2π } 是多少呢?
如果不想多看,看到这就结束吧,然后忘掉这一切,记住第一个分割线之前的就好。坚持正规教育,远离一切花里胡哨。
现在看看他是怎么错的。
第一,他弄混了 力 与 力矩,不过既然取 r=1,计算中不会体现,我们不去管它。
第二,他的计算过程相当于偷偷定义了一个新的物理量(偷换概念),它最后换算的时候,除的事实上不是转速的5252,而是力与转速的乘积的5252,所以你用0.1磅力和52520rpm的转速的乘积也是一样的。
补充:我想到怎么(稍微)简单一点解释了:
严格来说,他不是错,但却是在偷换概念。
他从头到尾在做一个单位换算(废话!)。目标是一个给定位的概念:
1马力 = 33000磅力·英尺/分钟,他的每一步都在想办法把运算需要涉及到的量化为1:
半径=1英尺
力=1磅力
而涉及到的其他自然的常识(2π),在一开始就和33000做运算后消去了。
最后得到的,是一个自定义的量,我们姑且称为“换算子”,这是一个没有量纲的纯数,目的就是转换不同单位下的数字。这个换算子是5252,它不是任何一个物理量,而是算出来的。
他不是转速本身。
如果有兴趣,可以把转速变成1,算磅力试试,也是5252,你也可以拍个视频去忽悠别人。