نتعامل في حياتنا اليوميّة مع الكثير من وحدات القياس الدارجة بالنسبة إلينا، مثل الكيلو، والطنّ، والمتر، وهناك العديد من الوحدات القياسيّة التي نتعامل معها أيضًا ولا نعلم- كغير متخصّصين كنهها- فلكلّ وحدة من وحدات القياس دلالتها التي تشير إليها، وبمعنى أدقّ لها قيمتها الفيزيائيّة، ووحدة الحصان الميكانيكيّ هي واحدة من تلك الوحدات التي تُستخدم في كثير من المجالات العمليّة؛ لقياس القدرة الميكانيكيّة، وهي موضوع مقالنا فتابعونا.
ماهيّة القدرة
أثناء ممارستنا لأعمالنا اليوميّة نقوم ببعض الأنشطة، مثل نقل قطعة أثاث من مكانها، أو الذهاب إلى العمل بالدرّاجة مثلًا، ففي أثناء ممارسة كل تلك الأنشطة نقوم بعمل شغل، وهذا الشغل يستهلك طاقة، وكذلك إذا ركبنا السيارة، فهي تتحرك بسرعة وقدرة معيّنة، تختلف من سيارة لأخرى، وذلك يتمّ إنجازه خلال زمن معيّن.
وبذلك يمكننا تعريف القدرة بأنها: “هي الشغل المبذول بالنسبة للزمن”، وبالتالي فالقدرة = الشغل÷ الزمن = (X) واط أو (جول) /ثانية، لأن القدرة تقاس بوحدة القياس الدوليّة الواط.
وحدة القياس الحصان
كان الحصان يُستخدم قديمًا في كثير من الأعمال، التي تحتاج إلى طاقة عالية وقدرة غير بشريّة، فكان يُنسب إليه جميع الأعمال التي ترتبط بالقوّة، فيقال أقوى من الحصان، أو هذا الشيء يحتاج إلى (س) حصان لنقله، أو جرّه، وهنا جاءت وحدة الحصان للإشارة إلى القدرة.
وأُشيع استخدام الحصان كوحدة قياس من قبل جيمس وات، عند اختراع المحرّك الكهربائيّ؛ للإشارة إلى قدرة المحرك الفائقة، ومن هنا ارتبط الحصان بالقدرة الميكانيكيّة كوحدة قياس لها.
معنى الحصان الميكانيكيّ
لمعرفة معنى قدرة الحصان الميكانيكيّة، علينا العودة إلى الربط ما بين الشغل والطاقة والقدرة، فيما تمّ الإشارة إليه سابقًا، فنجد أن الشغل هو انعكاس للطاقة، والطاقة هي انعكاس للقدرة، فتكون وحدة القياس الواجب استخدامها هي الواط/ث.
إذن فالقدرة تقاس بالواط كوحدة قياس دوليّة، وهنا تأتي العلاقة ما بين الواط والحصان كوحدة قياس للقدرة الميكانيكيّة، ويمكن إيضاحها كالآتي:
أوّلًا: تقنين قدرة الحصان
اعتمد النظام البريطانيّ وحدة الحصان كوحدة لقياس القدرة، وفقًا لما قنّنه المهندس الميكانيكيّ جيمس وات، على أن الحصان يساوي الشغل المبذول، أو القوّة اللازمة لنقل 33 ألف باوند لمسافة قدم واحد لكل دقيقة، أي أن الحصان الميكانيكيّ = 33000 باوند/قدم/دقيقة.
ثانيًا: العلاقة بين الحصان الميكانيكيّ والواط
بما أن القدرة هي نتيجة للشغل المبذول؛ فإذن تكون هناك علاقة ما بين وحدة قياس الشغل بالواط، ووحدة قياس القدرة بالحصان، وبما أن الواط يعادل الشغل المبذول لنقل 44,235 باوند لمسافة قدم في الدقيقة، والحصان الميكانيكيّ يساوي الشغل المبذول لنقل 33000 باوند، لمسافة واحد قدم في الدقيقة -كما أشرنا- إذن يكون الحصان الميكانيكيّ يساوي 33000 ÷ 44,235 = 746 واط، ويُرمز له بالرمز 746w = 1hp.
ولإيضاح معني الحصان الميكانيكيّ، تخيّل أن هناك ثِقلًا وزنه 33 باوند، معلقًا لأسفل في طرف حبل يمرّ فوق بكرة، والطرف الآخر يجره حصان، فيجب أن يسحب الحصان الثِّقل أو يرفعه مسافة قدرها 1000 قدم، في زمن قدره واحد دقيقة، فإذا كان الثقل 330 باوند، فيجب أن يرفعه 100 قدم في الدقيقة، وإذا كان الثقل 3300، فيجب أن يرفعه 10 قدم في الدقيقه، وإذا كان الثقل 33000، فيجب أن يرفعه واحد قدم في الدقيقة، وهي الوحدة القياسيّة بالحصان الميكانيكيّ.
استخدامات وحدة الحصان الميكانيكيّة
تُستخدم وحدة الحصان في قياس القدرة الميكانيكيّة للعديد من الآلات الثقيلة، مثل المحرّكات، والسيارات، والجرارات، وشاحنات النقل، والقاطرات، وآلات الرفع، وغيرها من الآلات ذات القدرة الميكانيكيّة العالية.
ويجدر بنا التنويه إلى أن زيادة القدرة الميكانيكيّة بالحصان، لا تعني بالضرورة الزيادة في السرعة، بل إن هناك علاقة عكسيّة بين السرعة والقدرة، فكلّما قلّت السرعة زادت القدرة، ونلاحظ هذا عند قيادة السيارة، فعند صعود مرتفع يجب تخفيف السرعة لرفع قدرة السيارة.
وبالرغم من تراجع دور استخدام الحيوانات كوسيلة نقل؛ لضخامة الأوزان التي يتمّ نقلها عبر الطرق الوعرة، إلا أن استخدام الحصان الميكانيكيّ كوحدة، تأتي تخليدًا لأسماء عظماء عبر التاريخ كجيمس وات.
