Horsepower - Bariki (English spelling)

A type of unit that expresses the magnitude of the power that moves or transforms an object. The magnitude of power is expressed as the product of the magnitude of the force applied and the speed of the movement or transformation, that is, the work done per unit time (power). Therefore, moving a light object quickly and moving a heavy object slowly may have the same power. To clarify this comparison, a method was devised to express the magnitude of power by the number of horses required to transport loads, which were often used. This coincides with the sensation that humans have when transporting objects.

James Watt of England, who put the steam engine into practical use, measured the power of steam engines to express their performance and established horsepower as the unit of power. The reason horsepower was used as the unit of power was probably because horses were widely used as a power source in the places where steam engines were introduced at that time. Watt attached a 12-foot (about 3.66 meters) long arm to the vertical axle of a machine (water pump or flour mill), tied a horse to the end of the arm and made it turn around the axle. When he measured the speed of the horse and the force applied to the end of the arm, he found that it turned 2.5 times per minute and the force was 175 pounds (about 79.4 kilograms). Therefore, the work done in one minute was 33,000 foot-pounds, or 550 foot-pounds per second. This was the power rate of one horse, and Watt defined it as 1 horsepower. For power sources other than horses, whether humans or steam engines, the power could be calculated by measuring the same amount of work as when measuring horsepower with the same machine, and the size could be expressed in horsepower. For example, an adult human has about 0.5 horsepower for short periods of time and about 0.1 horsepower continuously.

Horsepower was originally expressed in foot-pounds, but this unit is not an international unit. Therefore, 75 kilogram-meters per second, which is close to 550 foot-pounds per second in the metric system, was defined as 1 horsepower, and expressed as PS (Pferdestärke, horse power). The original 550 foot-pounds per second (Imperial horsepower) is expressed as HP. The absolute values ​​are slightly different, with HP being about 1% larger. Furthermore, in order to unify units internationally, it was expressed in CGS (MKS) absolute units, and power is expressed in watts even for engines such as automobiles. One watt is ¹⁰⁷ ergs/second, or 1 joule/second, and approximately 1 kilowatt is 102 kilogram-meters/second. Therefore, approximately 1 horsepower is 0.75 kilowatts.

The watt is defined as an absolute unit and is a common unit for expressing the amount of energy. In electrical energy, 1 watt is 1 volt-ampere, and in thermal energy, 1 calorie/second is equivalent to 4.186 watts. Therefore, 1 kilocalorie/second is approximately 5.6 horsepower. Horsepower indicates the amount of power that can be produced by an engine, but it does not indicate the efficiency of the use of the thermal energy contained in the fuel. Therefore, to know the performance of a heat engine, etc., it is necessary to know not only the horsepower but also the thermal efficiency, or the fuel consumption rate, which indicates the weight of fuel required to produce 1 horsepower-hour or 1 kilowatt-hour of power.

[Masatake Yoshida]

"The History of Power: The Story of Men Devoted to Power (New Edition)" by Kiyoshi Tomizuka (2008, Miki Shobo)

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

物を動かすか変形させる動力の大きさを表す単位の一種。動力の大きさは、加える力の大きさと移動または変形する速度の積、つまり、単位時間にする仕事（仕事率）で表される。したがって、軽い物を早く動かすのと、重い物をゆっくり動かすのとが、仕事率では同じ場合がある。この比較を明確にする方法として、荷を運搬するのに多く使用された馬が何頭必要かで動力の大きさを示す方法が考えられた。これは人間が物を運搬するときの感覚と一致している。

　蒸気機関を実用化したイギリスのジェームズ・ワットは、蒸気機関の性能を表示するために動力を実測し、動力の単位として馬力を制定した。馬力を動力の大きさの単位にしたのは、当時蒸気機関が進出した所で動力源として多く馬が使われていたためであろう。ワットは機械（水汲(く)みか製粉）の垂直な車軸に長さ12フィート（約3.66メートル）の腕木をつけ、その端に1頭の馬を結び軸の周りを回らせた。馬の回る速さと腕木の端にかかる力を実測したところ、1分間に2.5回転で、力は175ポンド（約79.4キログラム）であった。したがって1分間にする仕事は3万3000フィート・ポンドであり、毎秒550フィート・ポンドとなる。これが馬1頭の仕事率で、ワットはこれを1馬力とした。馬以外の動力源は、人間でも蒸気機関でも、馬力を実測したときと同じ仕事量を同じ機械で測定することによって仕事率が求められ、馬力で大きさを表すことができることになった。たとえば人間は、成人で短時間なら0.5馬力程度、連続では0.1馬力程度である。

　馬力は初めフィート・ポンドで示されたが、この単位は国際的な単位ではない。そこでメートル法で550フィート・ポンド／秒に近い75キログラム・メートル／秒を1馬力とし、PS（Pferdestärke 馬の力）で表した。初めの550フィート・ポンド／秒（英馬力）をHPで表す。絶対値はすこし異なり、HPのほうが1％程度大きい。さらに国際的に単位を統一するためにCGS（MKS）絶対単位で表すことになり、自動車などのエンジンでも仕事率はワットで表されることになった。1ワットは10⁷エルグ／秒すなわち1ジュール／秒で、近似的に1キロワットは102キログラム・メートル／秒である。したがって近似的に1馬力は0.75キロワットになる。

　ワットは絶対単位として定められ、エネルギーの大きさを表す一般的な単位である。電気エネルギーも1ワットが1ボルト・アンペアであり、熱エネルギーも1カロリー／秒は4.186ワットに相当する。したがって1キロカロリー／秒は約5.6馬力になる。馬力は機関などの出しうる動力の大きさを示すが、燃料のもつ熱エネルギーの利用効率を示すものではない。したがって、熱機関などの性能を知るには、馬力と同時に熱効率、または1馬力時間または1キロワット・時の動力を出すのに必要な燃料重量を示す燃料消費率を知らなければならない。

［吉田正武］

『富塚清著『動力の歴史――動力にかけた男たちの物語（新装版）』（2008・三樹書房）』

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