Tabella di conversione e riferimenti potenza-coppia
Le prime righe riportano i fattori di conversione fra unità; le successive mostrano la coppia calcolata da combinazioni tipiche di potenza e regime con T = 9.549,3 × kW ÷ rpm.
| Dato di partenza | Coppia (N·m) | Coppia (lb·ft) |
|---|---|---|
| 1 N·m | 1 | 0,7376 |
| 1 lb·ft | 1,3558 | 1 |
| 1 kgf·m | 9,8067 | 7,233 |
| 50 kW a 1.500 giri/min | 318,3 | 234,8 |
| 100 kW a 3.000 giri/min | 318,3 | 234,8 |
| 100 kW a 6.000 giri/min | 159,2 | 117,4 |
| 200 kW a 4.000 giri/min | 477,5 | 352,2 |
- La formula restituisce la coppia all'albero per la potenza e il regime indicati; a causa delle perdite di trasmissione, la coppia alle ruote risulta inferiore a quella del motore al rapporto equivalente.
- I dati al banco prova sono curve e non numeri singoli: coppia massima e potenza massima ricorrono a regimi diversi, e la formula le collega soltanto nello stesso punto di funzionamento.
- Il risultato in kgf·m compare in modalità conversione: è un'unità non SI, ancora presente nella documentazione più datata e in alcune specifiche di veicoli destinati ai mercati asiatici.
Che cos'è la coppia e come si lega alla potenza?
La coppia è l'analogo rotazionale della forza: lo sforzo torcente applicato attorno a un asse, misurato nel SI in newton-metri (N·m). Una coppia di 1 N·m corrisponde a una forza di un newton applicata a un braccio di leva di un metro. La prassi imperiale ricorre alla libbra-piede (1 lb·ft = 1,3558179 N·m), mentre quella metrica più datata usa il chilogrammo-forza-metro (1 kgf·m = 9,80665 N·m).
Potenza e coppia sono legate dalla velocità di rotazione: P = T × ω, dove ω è la velocità angolare in radianti al secondo. Un motore che eroga la stessa coppia a velocità doppia fornisce dunque il doppio della potenza. Per questo i valori di potenza e coppia massime di un propulsore ricorrono a regimi diversi, e per questo la rapportatura scambia velocità con coppia senza alterare la potenza, al netto delle perdite.
Tradotta in unità da officina, la fisica dà la formula pratica. Poiché ω = 2π × rpm ÷ 60, la coppia in N·m equivale alla potenza in watt divisa per quella velocità angolare, il che si semplifica in T = 9.549,3 × P(kW) ÷ rpm. La costante 9.549,3 non è altro che 60.000 ÷ 2π.
Come usare questo calcolatore di coppia
- Scegli la modalità: calcolo della coppia da potenza e giri/min oppure conversione di un valore già noto.
- In modalità potenza, inserisci la potenza in kilowatt e la velocità in giri al minuto per ottenere la coppia in N·m e lb·ft.
- In modalità conversione, inserisci la coppia in N·m per vederne gli equivalenti in lb·ft e kgf·m.
- Se i dati del motore sono espressi in hp o CV, convertili prima in kW (1 hp = 0,7457 kW; 1 CV = 0,7355 kW) e solo dopo usa la modalità potenza.
La formula del calcolo della coppia
La potenza rotazionale è P = T × ω. La velocità angolare ricavata dai giri/min vale ω = 2π × N ÷ 60 rad/s. Risolvendo per la coppia: T = P ÷ ω = 60 × P ÷ (2π × N). Esprimendo P in kilowatt, ossia moltiplicando per 1.000, si ottiene T = 60.000 × kW ÷ (2π × rpm) = 9.549,3 × kW ÷ rpm.
Esempio pratico: un motore che eroga 100 kW a 3.000 giri/min. T = 9.549,3 × 100 ÷ 3.000 = 318,3 N·m, ossia 318,3 ÷ 1,3558179 = 234,8 lb·ft. Esempio di conversione: 300 N·m equivalgono a 300 ÷ 1,3558179 = 221,3 lb·ft e a 300 ÷ 9,80665 = 30,59 kgf·m.
Errori frequenti
- Inserire direttamente i cavalli nella formula in kW: converti prima (1 hp = 0,7457 kW, 1 CV = 0,7355 kW), altrimenti la coppia risulta superiore di circa il 34%.
- Confrontare potenza massima e coppia massima allo stesso regime: ricorrono a giri diversi, e T = 9.549,3 × kW ÷ rpm le collega soltanto punto per punto lungo la curva.
- Confondere le lb·ft (coppia) con le convenzioni ft·lb oppure con le lbf (forza): la coppia richiede sia la forza sia il braccio di leva.
- Scambiare N·m e kgf·m: differiscono di un fattore 9,80665, perciò una specifica letta male costa quasi 10 volte il valore.
Domande frequenti
Come si calcola la coppia da cavalli e giri/min?
Converti la potenza in kilowatt (1 hp = 0,7457 kW), poi applica T = 9.549,3 × kW ÷ rpm. Esempio: 300 hp corrispondono a 223,7 kW e a 5.000 giri/min danno 9.549,3 × 223,7 ÷ 5.000 = 427,2 N·m, ossia circa 315 lb·ft. La scorciatoia imperiale T (lb·ft) = 5.252 × hp ÷ rpm restituisce lo stesso risultato direttamente dai cavalli.
Da dove viene la costante 9.549,3?
Dalla conversione dei giri al minuto in radianti al secondo. Poiché P = T × ω e ω = 2π × rpm ÷ 60, si ha T = P ÷ ω = 60 × P ÷ (2π × rpm). Esprimendo P in kilowatt il numeratore si moltiplica per 1.000, da cui T = 60.000 ÷ (2π) × kW ÷ rpm = 9.549,3 × kW ÷ rpm.
A quanti N·m corrisponde 1 lb·ft?
Una libbra-piede equivale a 1,3558179 newton-metri, ossia una libbra-forza (4,4482216 N) applicata a un braccio di leva di un piede (0,3048 m). Viceversa, 1 N·m vale circa 0,7376 lb·ft, perciò un motore da 400 N·m eroga all'incirca 295 lb·ft.
Perché coppia massima e potenza massima ricorrono a regimi diversi?
Perché la potenza è il prodotto della coppia per la velocità di rotazione. La curva di coppia di un motore culmina di norma nei medi regimi e cala agli alti giri, mentre la potenza continua a crescere finché la velocità aumenta più rapidamente di quanto la coppia diminuisca: il picco di potenza arriva dunque a un regime superiore. I due valori descrivono la stessa curva in punti diversi.
Che cos'è il kgf·m ed è ancora in uso?
Il chilogrammo-forza-metro esprime la coppia con il chilogrammo-forza: 1 kgf·m = 9,80665 N·m, perciò un motore da 30 kgf·m eroga circa 294 N·m. Non è un'unità SI, ma compare ancora nella documentazione più datata e in alcune specifiche di veicoli per i mercati asiatici, di solito scritta kg·m o kgm.
La rapportatura modifica la coppia o la potenza?
La rapportatura moltiplica la coppia e divide la velocità per lo stesso fattore, lasciando invariata la potenza al netto degli attriti. Una riduzione 3:1 triplica la coppia in uscita a un terzo dei giri: ecco perché in prima marcia la coppia alle ruote supera di molto quella nominale del motore, mentre la potenza trasmessa resta la stessa.
Fonti
- NIST Special Publication 811 (Thompson & Taylor). Guide for the Use of the International System of Units (SI), 2008 — Appendix B torque conversion factors (lb·ft, kgf·m).
- Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). The International System of Units (SI Brochure), 9th edition, 2019 — the newton-metre and radian.