1 마력 = 75kg 물체를 1초동안 1m 높이로 올릴수 있는 일률 입니다.
사진에서처럼
도르레를 이용해서 1초동안 75kg 물체를 1m높이로 들어올린다고 했을 때
각 경우에서 필요한 힘(토크)과 이를 위해 당겨야하는 거리(rpm)가
조금씩 다르다는것은 쉽게 알 수 있습니다.
하지만, 4가지 경우 모두 1마력의 power(마력)를 가지고 있는 것이죠
작은 힘으로 빠르게 당기느냐
큰 힘으로 천천히 당기느냐
바퀴에 전달되는 토크는 무게추를 들어올리는 힘으로,
변속기는 도르레로,
엔진의 토크는 줄을 당기는 힘으로,
바꾸어 생각하면 이해가 쉽습니다.
참고로, 짐을 많이 싣고 있는 트럭을 움직이게하는것은 마력이 높다고 가능한것이 아니라
중간에 높은 기어비를 통해 바퀴에 전달되는 토크를 증가 시키면 되는것입니다.
다만, 속도를 높일 수 없는것이 문제일뿐..
부끄럽습니다 @_@;;;
power가 좋으십니다ㅎ
휠에 회전력이 10 이 될수도. 160 이 될수도 잇죠.
결국 중요한건 마력입니다..
(물론 디젤 차량이 실용영역에서 마력이 더 높은것도 맞구요)
하지만, 토크와 마력중 어느것이 중요하다고 단정짓는것은
어렵다고 생각합니다.
비교하고자하는 상황에 따라 필요한 단위나 지표가 다르기 때문에
각 단위 또는 단어들이 의미하는것이 정확히 무엇인지 알고있는것이 중요하겠죠.
디젤의 단점은 마력이나 토크가 아니죠. 폭발 점이 높아서 상대적으로 레스폰스가 떨어지죠. 이래서 슈퍼카를 디젤로 안만들죠. 감성 떨어지니... 결국 4행정 없는 전기차가 대세가 될 듯...
#CLiOS
토크가 우리가 생각하는 힘이죠.
디잴엔진은 힘은 세지만 구조상 고rpm을 내는데 불리하기 때문에
고속에는 가솔린이죠.
from CV
저도 개인적으로 가솔린 엔진을 좋아하지만
고속에서 가솔린이 좋다는건 감성적인 측면이
많은부분을 차지하지않나 생각합니다.
슈퍼카들이 나와있었어야 했죠. 가솔린과 디젤 구조상 차이가 더 크다고 봅니다.
고rpm을 쉽게 낼 수 있는지 없는지, 엔진의 반응성이 빠른지 등등이죠.
고속 영역에서 디젤 엔진이 두각을 나타내기 시작한건 얼마 되지 않습니다.
여러개의 터보 엔진을 붙이고 엔진 개선을 한 다음에야. 디젤 승용차들이 떠올랐고,
스포츠카로 규정할 정도의 실용 디젤차량들도 몇 종 나오기는 했지만, 슈퍼카 급이라면
상용화된 건 거의 없지 않던가요?
사실, power가 힘으로 번역되다보니 생기는 혼란 같기도 합니다.
이 보다 정확하고 쉽게 설명할 수 있을까 싶습니다.
헷갈리시는분들께 조금이나마 도움을 드리고자..ㅎ
#CLiOS
초반 가속이나 무거운 차를 초반에 잘 움직이는 것은, 엔진마다 각 RPM에서의 토크값이 다르기 때문이고, DSL 엔진이 보통 저 RPM에서 토크가 높아서 저 RPM을 사용하는 구간(저속이나 무거운 차를 출발시키는 것과 같은)에서 엔진의 최고 힘이 나오는 '효율'이 높은 것 뿐으로 알고 있습니다.
애초에 최대마력이 높고 낮은게 중요한게 아니라, '기준된 상황(=무거운 트럭의 출발)에서' 의 토크와 RPM에서 어떤 엔진이 효율이 높아서 최종적으로 가해진 힘의 총량(마력)이 높은가에 따른 것 뿐입니다.
이것은 엄연히 Spec.상의 최고마력/토크 와는 다른 의미이죠.
애당초 마력의 의미는 단위 시간당 낼 수 있는 에너지이고, 토크는 단위 거리당의 에너지이므로, RPM(단위 시간당 거리) RPM과 토크가 곱해져야만 마력으로 표현되는 것입니다.
간단히 정리해보자면, 결국 무거운 차를 가속시키는 것은 결국 해당 시점에서 발휘되는 마력에 관계된 것이 맞지만, 이 순간의 힘이 Spec.상의 최고마력이 높다고 무조건 높은 것은 아니라는 얘기 입니다.(엔진마다 RPM에서의 토크곡선이 다르므로)
'최고마력' 과 해당 시점에서의 마력을 혼동한데서 오는 오류 같아보이네요.
rpm에 따른 엔진의 마력차이를 말씀해주시는것이 맞는건가요?
물론, 회전수에 따른 토크나 마력 그래프를 보면 변동이 있고,
최대토크, 최대마력의 엔진 회전수가 있다는것도 알고 있습니다.
하지만, 제가 원글에 작성한 내용은 마력과 토크의 관계를 도르레로 표현한것이지
엔진회전수의 변동에 따른 마력차이를 이야기한것은 아닙니다.
그리고, 참고로 작성한 트럭에 대한 이야기는
이에대한 예시를 나타낸것인데
다음과 같이 생각해 볼 수 있을것 같습니다.
1톤의 물건을 수 많은 도르래를 사용한다면 한사람이 들어 올릴 수 있습니다.
하지만 매우 천천히 들어올려지겠죠. 사람의 power가 작기 때문입니다.
하지만, 여러사람이 들어올린다면(높은power) 도르레를 몇 개 제거하고
1톤의 물건을 더 빠르게 들어올릴 수 있을것입니다.
혹시, 회전수에대한 엔진 출력의 변동에대한 내용이 원글에서 어떤 부분에 오류를 발생시키는지 알려주시면 감사하겠습니다.
제시해주신 그림 1~4에서, 토크는 모두 10 Nm로 동일합니다. 그리고, 각 Case를 모두 1초에 제시된 거리만큼 당겼다고 가정한다면, 기준 RPM도 1회/1s 로 동일합니다. 때문에 '시간당 일량'인 마력도 동일합니다.
그렇다면, 그림에서 말하고자 하는 바는 무엇인가?
그것은 토크가 아니라 '힘' 이라고 표현되는, 단위 거리당의 일량 입니다.
도르래를 이용하면 단위 거리당 일량이 줄어든다 라는 것이죠.
여기에 총 거리를 곱해주면 토크가 됩니다.
그리고, 이렇게 제시된 100N 물체를 10cm 들어올리는데 필요한 거리를 각각 10, 20, 30, 40cm로
정의하되, 이때 걸리는 시간을 모두 1s로 가정하고 이 일을 엔진 1회전에 해당하는 기준 일로 정의해봅니다. 그렇게 되면 각 Case별로 1회 일하는데 Piston이 운동하는 거리(1~40cm)가 정이되고, 1 RPM을 정의할 수 있게 됩니다.
토크와 힘은 엄연히 다른 개념인데, 이것을 잘 알아듣게 설명할 자신은 없습니다.
부디 이 부분은 검색으로 해결을 부탁 드립니다.
제시해주신 그림은 토크가 줄어드는게 아니라 단위 거리당의 에너지(힘)이 줄어듦을 설명하는 자료 입니다.
추가로, 댓글로 제시해주신 예시도 틀렸습니다.
1명이 움직도르래로 일을 하면 동일한 1회의 일 결과당 움직여야 하는 거리가 길어집니다. 반면, 당겨야 하는 단위거리당 힘은 줄어들기 때문에 좀더 작은 힘으로 좀더 멀리까지, 오래 움직이면 되는 것입니다.
이를 여러명이서 고정도르래로 동일 시간에 작업을 수행한다면 움직여야 하는 거리는 짧아지지만 순간 가해지는 단위거리당 힘은 커집니다. 하지만 총 움직인 거리 X 가해진 거리당 힘을 곱하면 일의 총량은 1명이 한 일과 같아지죠.
만약, 이때에 여러명이서 당겼더니 시간도 빨라지더라! 라고 가정한다면.
그것은 앞서 1명이 당겼던 힘보다 개개인 기준으로 더 쎄게 당겼기 때문입니다.
이것은 일에 수행된 시간이 앞선 Case보다 빨라졌기 때문에 단위 시간당 가해진 힘이 더 쎄진 것이고, 바로 이 때가 마력이 더 컸다 라고 얘기할 수 있겠습니다.
그림이 의도한 방향이 아니라 엇나가서 이해하고 있는거에요
"각 Case를 모두 1초에 제시된 거리만큼 당겼다고 가정한다면, 기준 RPM도 1회/1s 로 동일합니다."
라고 보시면 안되요. 굳이 쓴 표현을 써서 설명하자면 단위시간당 같은 길이만큼 줄을 당길때 힘이 적게 든다 라고 이해하는게 맞는 방향입니다.
"그것은 토크가 아니라 '힘' 이라고 표현되는, 단위 거리당의 일량 입니다. "
이 부분도 우리는 지금 단위 거리당의 어떤 물리량이 아니라
단위 시간당으로 보고 있는거에요
1~4의 각 Case에서, 단위 시간당 줄을 당기는 거리가 모두 같다면 말씀하신대로 당기는 힘이 작겠습니다. 하지만 이 경우 일을 끝마치게 되는데 필요한 단위시간당 힘이 달라집니다.(=마력)
원글을 예시로 들면, 1마력은 75kgf의 물체를 1m 들어올리는데 1초가 걸리는 힘 이라고 정의돼있습니다. 당연히, 0.5초만에 들어올린다면 2마력이 되겠지요? (이게 시간의 역에 정비례 하는지는 잘 기억이 안나는데... 그게 중요한 부분은 아니니 수치가 틀리더라도 양해 바랍니다.)
근데 말씀해주신 것처럼. 1~4 각 Case에서 일하는 '시간'이 서로 다르다면 위의 설명과 같이 마력으로 표현되는 단위 시간당 힘이 달라지게 됩니다.
그리고, 단위 시간당의 일을 따지고자 하신다면. 애당초 토크와 RPM의 관계를 구태여 얘기할게 아니라 '마력이 다르면 일의 결과도 다르다' 라는. 아주 아주 당연하게 받아들여질 사실을 언급한 것뿐이 안됩니다. (그리고, 제가 제일 처음 댓글에서 얘기한 부분이기도 하지요. 결국은 '실제' 마력이다 라는.)
하지만 우리는 지금 '마력'을 더 쪼개서. '토크'와 RPM에 따른 일이 상관관계에 대해서 얘기하고 있지요.
말씀하신대로 제가 업로드한 그림은 마력, 토크, rpm을 정확하게 설명하는 그림이 아닙니다.
따라서, 제가 본문에서 표현한대로
필요한 힘(토크), 당겨야하는 거리(rpm), power(마력)이라고 직접적으로 말 할 수는 없습니다.
다만, 힘이라는 단어로 표현되는 토크와 마력이 헷갈리시는 분들을 위해
쉬운 예를 찾아 비교하다보니 회전운동이 아닌 직선운동으로 표현하게 된것이었는데,
그림의 도르레 운동을 제대로 분석하면 이러한 표현이 맞지 않을것입니다.
그리고,
여러사람이 들어올리는경우에대해 제 설명이 생략된부분이 보이긴하지만
결과적으로 동일한 높이까지 들어올리는 시간이 단축된다면
마력이 커졌다고 할 수 있기 때문에 틀린 표현은 아니라고 생각됩니다.
결과적으로 동일한 높이까지 들어올리는 시간이 단축된다면
마력이 커졌다고 할 수 있기 때문에 틀린 표현은 아니라고 생각됩니다.
라는 부분에 대해서 처음부터 얘기하고 있던 것입니다.
말씀처럼 마력이 커졌기 때문에 일이 빨라진 것입니다.
다만, 마력이 커지기 위한 방법에는 토크 뿐만이 아니라 RPM을 올리는 방법도 있다는 것을 얘기했던 것이고요.
DSL차의 초반 가속이나 무거운 트럭을 움직이는 능력이 좋은 것은.
해당 운동 시점에서의 토크 X RPM (=순간 실제 마력)의 결과물이라는 것입니다.
원문에서 서술하신,
'참고로, 짐을 많이 싣고 있는 트럭을 움직이게하는것은 마력이 높다고 가능한것이 아니라
중간에 높은 기어비를 통해 바퀴에 전달되는 토크를 증가 시키면 되는것입니다.
다만, 속도를 높일 수 없는것이 문제일뿐..'
이 부분에서 '마력이 높다고 가능한 것이 아니라...' 라는 부분이 오류 것이라는 거죠.
해당 운동 조건에서의 마력이 높기 때문에 가능한 것입니다.
Spec.상 최고점에서의 마력은 동급 가솔린 엔진이 높겠으나, 통상적으로 저속, 저 RPM 영역에서의 마력은 DSL엔진이 높기 때문에 운동성이 좋은 것이죠.
물론, 저속 영역이라 하더라도 가솔린 차량이 기어 낮추고 RPM 올려서 최고 마력을 내는 구간으로 운전한다면, 결국 최고 마력이 높기 때문에 가솔린 엔진이 운동성능이 더 좋겠으나... RPM을 올리는 것은 비용임과 동시에, 스타트나 초반 가속과 같이 물리적으로 RPM을 올리는게 불가능한 케이스들이 있기 때문에 DSL차량의 저 RPM에서의 운동성이 좋다 라고들 인식하는 것입니다.
말씀해주신 내용 중 "단위시간당 같은 길이만큼 줄을 당길때 힘이 적게 든다 라고 이해하는게 맞는 방향입니다." 에서 같은 길이만큼 줄을 당긴다는것이 무게추가 들어올려지는 거리가 같을때 고리를 당기는 힘이 적게든다고 해야 논란이 없을것 같습니다.
'참고로, 짐을 많이 싣고 있는 트럭을 움직이게하는것은 마력이 높다고 가능한것이 아니라
중간에 높은 기어비를 통해 바퀴에 전달되는 토크를 증가 시키면 되는것입니다.
다만, 속도를 높일 수 없는것이 문제일뿐..'
해당 내용에서 제가 말하고자 하는것은
결국, 차량을 움직이는것은 바퀴에 전달되는 토크이기 때문에
마력이 낮더라도 기어비를 높이면 바퀴에 전달되는 토크를 증가시켜 움직일 수 있다는 것입니다.
다만, 높아진 기어비에 의해 빠른속도로 움직일 수 없다는것이죠
마력이 높다면 기어비를 높이지 않아도 되기 때문에 조금더 빠른 속도로 움직일 수 있겠죠.
본문에서도 같은속도로 움직인다고 언급하진 않았습니다.
그리고, 본문에서 도르레 그림으로 말하고자 한것이
동일한 시간동안 동일한 높이로 무게추를 들어올린다 하더라도(같은 마력)
실제 당기는 힘은 작을수도 있다는 것이었는데
다른방향으로 이해하셨다면 제 설명이 조금 부족했던것 같습니다
바퀴에 전달되는 동력은 토크가 아니라, 토크와 rpm에 의해 나타내어지는 단위시간당의 힘(마력) 입니다. 토크는 엔진블록 안에서만 유효한 개념 입니다.
힘과 토크를 자꾸 혼동하시는 것 같습니다.
토크는 엔진 피스톤 1왕복에의해 발생하는 힘 입니다. 따라서, 엔진 피스톤 왕복수 X 토크 가 시간당 힘(마력) 이 되는 것이고요.
바퀴에 전달되는 것은 토크가 아니라 힘입니다. ＊
그리고, 마지막 댓글에 언급하신.
동일한 일 결과를 만들어내는데 필요한 힘의 총량이 작을 수 도 있다...라는 부분은. 실제로 가능하다면 노벨상감인 이론입니다.
같은 결과를 얻는데 필요한 일량은 언제나 동일합니다. ＊
토크의 개념에대해 한번 찾아보시는것이 좋을것 같습니다.
토크라는것은 엔진블록안에서만 유효한것이 아니라
모든 회전하는 물체에 작용하는 돌림힘 또는 회전력을 의미하는 개념입니다.
그리고 마지막 댓글에서 힘이 작을수도 있다고 했지
힘의 총량이 작을수도있다고하지 않았습니다.
제가 윗 댓글에서도 언급하였지만,
힘이라는 단어가 토크와 파워 모두를 총칭하고 있기 때문에 발생하는
소통상의 오류라고 생각됩니다.
보통 토크 스펙 표기를 엔진 기준으로 하지 바퀴 기준으로 하지는 않지요. 바퀴는 기어와 엔진 마력곡선에 따라서 토크가 계속 변하니까요. ＊
바퀴에 전달되는 것은 토크이고, 바퀴가 노면을 통해서야 힘(구동력)으로 전환됩니다.
엔진블럭에서 바퀴까지 다 회전을 통해 전달되기 때문에 토크입니다.
엔진블럭에만 국한되는 것은 아닙니다.
힘의 총량이 아니라, 힘(N, 뉴턴) 을 말씀하신 것이라면 힘이 줄어들면 일하는 시간(RPM)이 늘어나야 단위시간당 힘이 동일하거나 커지게 됩니다. 힘도 줄어들고, RPM도 줄어들면 결국 단위시간당 일량이 줄어들고 마력이 낮아지는 것입니다. ＊
제가 댓글에서
'그리고, 본문에서 도르레 그림으로 말하고자 한것이
동일한 시간동안 동일한 높이로 무게추를 들어올린다 하더라도(같은 마력)
실제 당기는 힘은 작을수도 있다는 것이었는데 '
이렇게 말했는데 당기는 힘이 작을수 있다고 하였지 이동거리에대한 표현을 하진 않았습니다.
자꾸 제 표현상의 생략된 부분을 임의로 받아들이시는것 같습니다.
고리를 당기는 이동거리는 당연히 다르겠죠
완전히 틀리셨습니다.
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2429105&cid=51389&categoryId=51389
한 번 보시기를 권장합니다.
바퀴에 전달되는 것은 힘이고 이 힘을 같은 시간동안 얼마나 많이 내는가 하는 개념이 에너지(=마력) 입니다.
힘이라는 단어를 토크와 마력으로 혼동하여 받아들이시는것 같습니다.
이런 소모적인 대화는 그만하도록 하겠습니다.
그리고, 링크해 주신 내용의 중간에 보시면 '타이어를 회전시키는 토크' 라고 잘 나와있네요
전제를 생략하고 말씀하시면 저는 당연히 본문에서 주장하는 바대로 전제를 할 수 밖에 없습니다.
동일한 마력에서 힘이 줄어든다는 것은 RPM이 높아진다는 의미와 똑같습니다.
본문에서는, 마력이 아니라 토크가 크기 때문에 힘이 좋다고 표현하셨는데
이에 대해서 저는 토크와 RPM의 곱인 실제 마력이 크기 때문에 힘이 좋은 것이라고 얘기를 하는 것입니다.
왜곡 발췌하시면 곤란합니다.
'토크는 일정한 회전수로 엔진이 회전하고 있을 때 팽창 행정에 있는 피스톤이 얼마만큼의 힘으로 크랭크샤프트를 회전시키고 있는가를 표시하는 것이다. 이 힘은 타이어에 전달되는데 토크가 작으면 자동차를 앞으로 나아가게 하는 구동력(驅動力)이 작고, 토크가 크면 구동력도 크다. 타이어를 회전시키는 토크가 크면 운전자는 가속력(加速力)이 크다고 느끼게 되는 것이다.
[네이버 지식백과] 토크란 무엇인가 (엔진은 이렇게 되어 있다, 2010. 2. 25., 도서출판 골든벨)'
토크라는 단위 자체가 '단위 길이'에 대한 개념인데, 바퀴에 무슨 단위길이가 있다고 토크가 전달되겠습니까. 토크와 RPM이 합쳐져서 힘이 전달되는 것이지요.
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1153193&cid=40942&categoryId=32227
토크에 대한 개념이 나와있는 페이지 입니다.
토크값은 반지름 r과 접선방향의 힘 F의 곱으로 나타내어진다고 나와있습니다.
이때, 엔진의 크랭크의 반지름과 타이어의 반지름은 당연히 다릅니다.
접선방향의 힘 F도 당연히, 자동차의 기어로 인해 엔진과 바퀴가 1:1회전하지 않으므로 다를 수 밖에 없습니다.
즉, 자동차 얘기에서 토크는 엔진블럭 안에서 존재하는 개념이지 토크가 바퀴에 전달된다거나 하는 언급은 틀린 언급입니다. 토크가 아니라 힘이 전달되는 것입니다. 토크와 힘은 엄연히 다른 개념이고요.
토크라는 개념은 엔진에만 국한된것이 아닙니다.
모든 회전물체에 있는 회전력이죠
바퀴의 회전도 기본적으로 토크로 인해 발생하는것입니다.
정말 죄송하지만, 제가 이런것부터 다시 말씀드리기가 힘들어서
그만한다고 한것입니다.
아주 미시적으로는 분자간의 힘으로 해석할 수도 있지만, 하나의 물체를 놓고 볼때는 힘으로 얘기할 필요가 없이 그냥 토크로 전달하는게 맞습니다.
또한, 토크를 작용점과의 거리 x 힘으로 표시할 수도 있지만, 회전관성모멘트x각가속도로도 정의할 수 있습니다. 굳이 힘을 언급하지 않고도요....
솔직히 말씀드려서 이건 논의할 거리가 아닙니다.....
아니. 다른 것을 다 떠나서.
가속성능, 등판능력, 무거운 차체 구동 능력 등은 전부 일의 크기로 나타내어 집니다.
일(Work)을 하면 그 모든 운동 성능이 개선됩니다.
일 = 일률 X 시간
일률 = 토크 X RPM
즉, 일 = 토크 X RPM X 시간
입니다. 여기에서 일을 한 '시간'은 동일해야 비교가 가능하므로 토크와 RPM만 비교하면 되겠습니다.
토크가 커서 일의 값이 클 수 있습니다.
반면, RPM의 값이 커서 일의 값이 클 수 있습니다.
보통 DSL 엔진의 저속 성능이 좋다 라고 표현하는 것은.
DSL 엔진의 특성이 저 RPM에서의 높은 토크값인 것이고.
가솔린 엔진의 저 RPM X 토크값보다 DSL의 그것이 더 크기 때문이라고 하는 것입니다.
즉, 저속, 저 RPM 영역에서의 마력이 디젤엔진이 더 크기 때문이다 라고 외치는 것입니다.
말이 어려운게 아닌거같은데...
엔진의 출력도 중요하지만 이를 다양한 상황에서 효과적으로 그 출력을 바퀴로, 노면으로 전달하는 미션의 효율성이 정말 중요하다고 생각하거든요.
제 글에서 너무 간단하게 언급하고 넘어가서 그런지 출력과 힘을 많이 헛갈려하시더라고요... T_T
그리고, 언급하신대로 결국 기어비가 중요한데, 이 부분도 한번 다시 정리해보겠습니다.
from CV