小学生でも分かるトルクと馬力の話
(本当に早いクルマとは?)

2010/01:発行
2016/05:追記

第3章: 馬力とは
(馬力が分かれば、スピードが分かる)



3-6. 自転車の馬力


人間の馬力が分かったところで、今度は自転車に乗った場合の馬力を計算してみましょう。

先ず馬力の計算式は以下の通りでした。

馬力=トルク×回転数×定数(ある決まった数値)

自転車の場合のトルクは、ペダルを押す力にペダルのアームの長さを掛けると出ます。

ペダルを押す力は、ペダルのアームが水平のときに一番強くて人の全体重が掛りますが、回転するにつれて徐々に減っていく事になるので、1周を平均すると体重の1/4程度の15kgfとしておきましょう。

またペダルのアームの長さは15cm(0.15m)で、回転数は普通に漕いで1分間に60回転、定数は既に決まっていて0.0014です。

これを前述の式に入れると以下の通りです。

自転車の馬力=15kgf×0.15m×60回転/分×0.0014=0.2馬力

と、当然ながら(うまい具合に)上記した人間と同じ馬力になりました。

おいおいちょっと待ってくれ。それはペダルでの馬力で、タイヤにおける馬力ではないだろう、と思う方はいませんか?

確かに自転車の場合、タイヤの方がペダルより早く回りますが、その分トルクが小さくなりますので、タイヤ(後輪)で計算した馬力も同じです。

なお上記はあくまでも普通にペダルを漕いだ状態のときで、もっと一生懸命漕げば、当然馬力は上がります。(自転車は人が走るのよりも運動効率が良いので、頑張れば1馬力程度にまで達します)

なお上の式の15kgf×0.15m=2.25kgfが人間のペダルを漕ぐトルクになり、一般の軽自動車のエンジン最大トルクが6kgf前後ですので、人間でもその1/3程度のトルクが出せるという訳です。

また通常大人がドライバー(ねじまわし)を力一杯回した時のトルクが0.2kgf・m程度ですので、自転車の様にペダルが付いて且つ足で回せるようになると、その10倍のトルクが引き出せるという訳です。


3-7. 馬力とトルクのジレンマ


前記しました様に、馬力はトルクと回転数を掛けたものですので、馬力を大きくするには、トルクを上げるか、回転数を上げれば良い事になります。

ところがクルマのエンジンの場合、トルクを上げると回転数が上がらず、回転数を上げるとトルクが上がらないという、内燃機関としての構造上のジレンマがあります。

このため、クルマメーカでは車種毎に両者が最適なバランスになる様に調整しているという訳です。




3-6. 自転車の馬力/第3章: 馬力とは





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