Cheval-vapeur - Définition et Explications

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Introduction

Un tramway à cheval à Stockholm en 1867.

Le cheval-vapeur est une unité de puissance ne faisant pas partie du Système international d'unités, qui exprimait une équivalence entre la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) fournie par un cheval (Le cheval (Equus ferus caballus ou equus caballus) est un grand mammifère herbivore et...) tirant une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) et celle fournie par une machine de propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant....) à vapeur (). Le cheval était, du fait de son utilisation massive (Le mot massif peut être employé comme :), la référence de puissance des attelages avant l'avènement de la propulsion mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...). Par exemple, en 1879, les 38 lignes de tramway (Le tramway (ou tram) est une forme de transport en commun urbain ou interurbain circulant sur des...) de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...) requéraient l'entretien de 16 500 chevaux.

L'abréviation est

  • ch pour le cheval-vapeur (Le cheval-vapeur est une unité de puissance ne faisant pas partie du Système...) français ; il ne faut pas la confondre avec la notation CV, mentionnée plus bas ;
  • hp (horsepower) pour le cheval-vapeur anglais.

Définitions principales

Dans les deux cas, la puissance P est celle fournie par un cheval qui soulève une charge de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) m à la vitesse (On distingue :) verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le...) v. On note g l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique,...) de la pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous...). Cette puissance P s'exprime ainsi :

P = m⋅g⋅v

Dans le système métrique

D'après la définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la...) du Cheval-vapeur en système métrique, on prend :

  • m = 75 kg ;
  • v = 3,6 km⋅h-1 = 1 m⋅s-1 ;
  • à Paris, g = 9,80665 m⋅s-2 ;

D'où, par application numérique :

P = m⋅g⋅v = 735,49875 W = 1 ch.

Dans le système impérial : horsepower

Le horsepower, le cheval-vapeur en système anglo-saxon, dit « impérial », se calcule comme suit :

  • m = 55 livres (une livre = 0,45359237 kg) ;
  • v = 10 pieds par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) (un pied = 0,3048 m) ;
  • g = 9,80665 m⋅s-2 ;
P = m⋅g⋅v = 745,6998 W = 1 hp.

Puissance SAE et puissance DIN

Deux écoles coexistent pour mesurer la puissance d'un moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) d'une automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...).

Pour les européens, la norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un...) a été établie par le Deutsches Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) für Normung (Institut allemand de normalisation, fondé en 1917 à Berlin) plus connu sous son sigle DIN. Il s'agit de la norme DIN 70020 (NB : le cheval-vapeur allemand s'appelle Pferdestärke, et son symbole est PS). La puissance est mesurée à la roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe...), avec le moteur de série équipé de tous ses accessoires, de ses échappements et de sa transmission de série.

Pour les américains, la norme a été établie par la Society of Automotive Engineers (La Society of Automotive Engineers est une association mondiale comptant plus de 84 000...) (Société des ingénieurs de l'automobile, fondée en 1905 à Troy, dans le Michigan) plus connue sous son sigle SAE. La puissance est mesurée à la sortie du vilebrequin de façon à éviter les pertes de puissance dues à la transmission. À l'origine, la SAE avait établi un protocole de mesure sur banc avec un moteur de série débarrassé de ses accessoires, et parfois même de ses échappements. La puissance était mesurée en brake horsepower (bhp), ou puissance au frein (Un frein est un système permettant de ralentir, voire d'immobiliser, les pièces en mouvement...).

La norme était la J245. Mais en 1972, la SAE a revu sa copie en édictant la norme J1349. Désormais, la puissance est mesurée avec le moteur équipé de ses accessoires et de ses échappements de série. Il en résulte donc que les chiffres de puissance annoncés en norme SAE sont largement supérieurs à ceux exprimés en norme DIN. Par ailleurs, les protocoles de mesure étant différents, il n'existe pas de règle de conversion pour passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) d'une mesure à l'autre.

Définitions non physiques

Chevaux fiscaux (CV)

En France, les chevaux fiscaux déterminent le montant de la carte grise (La Carte grise est le nom donné couramment en France à la carte d’identité (ce n'est pas...) et de la vignette, et entrent en partie dans le montant de la taxe sur les véhicules de société. Ils sont désignés par l'abréviation « cv » ou « CV ».

Depuis 1998, la formule qui permet de calculer le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de chevaux fiscaux d'un véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un...) est :

\mathrm{P_a} = \frac{[\mathrm{CO}_2]}{45}+\left(\frac{\mathrm{P}}{40}\right)^{1,6}

où Pa est le nombre de chevaux fiscaux, [CO] est la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...) émis par le véhicule en gramme (Le gramme est une unité de masse du Système international (l'unité de base est le kilogramme) et...) par kilomètre et P est la puissance du véhicule exprimée en kW.

De nombreux modèles de voitures (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...) ont ainsi tiré leur nom de leur catégorie fiscale en France, comme par exemple la Citroën 2CV (La Citroën 2CV (deux-chevaux) est une voiture populaire française produite par Citroën entre...) ou la Renault 4CV (La Renault 4CV est une voiture française modeste, mais avec un intérieur particulièrement...).

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