Một bánh đà bằng thép đang quay, và trên vành của nó chạy qua một vệt sáng mà chỉ kim loại được đánh bóng kỹ mới có; từ đó một thanh truyền chuyển động qua lại, đẩy pít-tông vào xi-lanh. Góc dưới bên phải, một con ngựa bước đi theo nhịp riêng và vẫy đuôi — chính con ngựa từng được thắng không phải vào xe kéo, mà vào đo lường học. Dọc theo thước ở phía dưới, một thanh đồng thau bò lên và lần nào cũng chạm vạch đỏ: đó là ba mươi ba nghìn foot-pound mỗi phút do Watt quy định.
Phiếu của đơn vị
Ngoài SI · đại lượng: công suất phiếu 1/1 · sửa đổi 2026-09Mã lực hp · PS
Đơn vị ngoài SI · đại lượng: công suất · 745,6999 W hoặc 735,49875 W
Đơn vị đầu tiên trong lịch sử do một phòng kinh doanh phát minh
James Watt có một cỗ máy tuyệt vời và một nhiệm vụ bạc bẽo: giải thích cho chủ một xưởng bia vì sao phải mua một chiếc hộp sắt khi trong chuồng đã có sẵn một con ngựa. Nói về jun trên giây chẳng có nghĩa gì — jun khi đó chưa được phát minh, và người nấu bia cũng không cần đến nó. Watt đi đường khác: ông đo xem một con ngựa kéo cối xay làm được bao nhiêu công trong một phút, gọi đó là mã lực, và bắt đầu viết vào hợp đồng rằng máy của ông thay được hai mươi con.
Mánh này hiệu quả đến mức nó sống lâu hơn máy hơi nước, hơn chính nhà phát minh, hơn hệ mét và thậm chí hơn cả một lệnh cấm rõ ràng: ở châu Âu từ năm 1992 công suất phải ghi bằng kilowatt, vậy mà ngựa vẫn bướng bỉnh đứng bên cạnh trong ngoặc đơn, vì người mua không muốn biết công mỗi giây, mà muốn biết dưới nắp ca-pô có bao nhiêu con ngựa.
Điều thú vị riêng là một con ngựa thật hoàn toàn không đạt được công suất như vậy. Watt làm tròn số đo của mình lên, lại còn rất hào phóng: một con ngựa sống khi làm việc lâu cho khoảng bảy phần mười kilowatt, rõ ràng ít hơn một mã lực của Watt, nhưng trong một cú bứt ngắn thì cho khoảng mười lăm lần như thế. Như vậy đơn vị này mang tên một con vật mà nó không khớp cả ở cự ly dài lẫn cự ly ngắn.
Tiếng Việt gọi là mã lực, và trong bảng thông số thường ghi PS; trong tiếng Anh hp là mã lực Anh, tiếng Đức là PS, tiếng Pháp là ch, tiếng Hà Lan là pk, và tất cả trừ cái đầu tiên đều chỉ cùng một con số. Người Ý viết CV, và điều này làm mọi thứ rối tung, vì ở Pháp chính những chữ đó lại chỉ mã lực thuế, thứ gần như chẳng liên quan gì đến công suất.
Mã lực Anh lớn hơn mã lực hệ mét hơn mười watt, và ở ba trăm mã lực thì chênh lệch đã lên tới bốn con ngựa — vừa đủ cho một cuộc cãi nhau trên mạng. Mã lực nồi hơi lớn hơn cả hai mười ba lần, vì nó không đo trục, mà đo sự bay hơi của nước. Mã lực thuế chẳng đo gì cả: đó là một công thức dựa trên đường kính xi-lanh do một kho bạc nghĩ ra.
01 · Định nghĩa
mô-men xoắn trên trục · vòng quay · vật được nângMột mã lực Anh là công suất nâng một vật nặng ba mươi ba nghìn pound lên một foot trong một phút, tính theo đơn vị SI là bảy trăm bốn mươi lăm phẩy bảy watt. Mã lực hệ mét được xây dựng giống vậy, chỉ khác là tính bằng kilôgam lực: bảy mươi lăm kilôgam với tốc độ một mét mỗi giây, tức bảy trăm ba mươi lăm rưỡi watt.
Ba mươi ba nghìn này từ đâu ra, người ta biết chính xác. Watt quan sát những con ngựa đi vòng quanh trục kéo của một xưởng bia và suy ra rằng một con ngựa như thế kéo với lực khoảng một trăm tám mươi pound, đi được khoảng một trăm tám mươi foot mỗi phút. Tích số là ba mươi hai nghìn năm trăm, nhưng một số tròn trông chắc chắn hơn trong hợp đồng, nên con số được nâng lên ba mươi ba.
Trên trục máy, cùng một công suất được tính từ mô-men xoắn và vòng quay, và toàn bộ khác biệt về tính cách nằm trong cặp này. Động cơ xe máy và động cơ diesel đầu máy có thể cho cùng số kilowatt, nhưng cái đầu lấy nó bằng vòng quay với mô-men xoắn khiêm tốn, còn cái sau bằng mô-men xoắn khổng lồ ở vòng quay mà xe máy còn chưa kịp nổ máy. Nhân tiện, con ngựa được làm theo kiểu diesel: mô-men xoắn tuyệt vời, còn vòng quay là bốn vòng mỗi phút.
Cuối cùng, mỗi mã lực trong bảng thông số đều mang theo ghi chú rằng nó được đo theo quy tắc nào. Công suất tổng của các quy trình Mỹ cũ được đo không có quạt, máy phát điện và bộ giảm thanh, vì thế ngựa trong tờ quảng cáo thập niên sáu mươi hăng hái hơn hẳn những con người mua nhận được; từ năm 1972 người ta tính công suất thực — có đủ các phụ kiện — và các con số lập tức khiêm tốn đi khoảng hai mươi phần trăm.
Ai nâng một tấn nhanh hơn
Bên trái là một chiếc tời treo một tấn hàng, và lần lượt thắng vào đó một con ngựa, máy hơi nước của Watt, một động cơ ô tô và một động cơ xe máy: tang quay, cáp cuộn lại, và công suất càng lớn thì vật càng bò lên nhanh — đúng hình ảnh mà Watt dùng để giải thích công suất cho người mua mà không cần nói ra chữ «watt». Bên phải, cùng động cơ ấy hiện ra thành một cặp đường cong: đường màu đồng thau là mô-men xoắn, đường màu thép là công suất, và một chấm đỏ chạy theo thanh trượt vòng quay. Hãy để ý rằng mô-men xoắn và công suất đạt cực đại ở những chỗ khác nhau — biết bao hiểu lầm lẫn nhau khi nói chuyện về động cơ bắt nguồn chính từ đây.
02 · Quy đổi
kilowatt · nghĩa là gì · quy tắc bảng thông sốMột công suất, ba câu chuyện
Thẻ đầu tiên chia công suất bạn nhập cho mọi loại mã lực có trong tự nhiên và trong luật. Thẻ thứ hai biến nó thành thứ sờ thấy được: vật được nâng, nước được đun sôi, chiếc xe đang tăng tốc. Thẻ thứ ba cho thấy cùng một khối sắt trở thành những con số khác nhau trong bảng thông số theo các quy tắc thử khác nhau ra sao.
Quy tắc dễ nhớ: một kilowatt khoảng một phẩy bốn mã lực, còn một mã lực là ba phần tư kilowatt; cả hai ước lượng đều dùng được cho đến khi chuyện đi tới tờ khai thuế.
Khi so sánh hai động cơ theo bảng thông số, trước hết hãy xem các con số được đo theo quy tắc nào. Công suất tổng kiểu Mỹ thập niên sáu mươi, công suất thực theo quy tắc hiện nay và mã lực hệ mét châu Âu cho cùng một động cơ ba con số khác nhau, và cuộc cãi xem động cơ ai mạnh hơn thường hóa ra là cuộc cãi xem quy trình của ai dễ dãi hơn.
| Đại lượng | Giá trị | Ghi chú |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · Dụng cụ đo
phanh Prony · phanh thủy lực · con lăn · bộ chỉ thịBốn cách bắt công suất ở trục
Má phanh, sợi dây và cân móc
Dụng cụ đo đầu tiên và dễ hiểu nhất: trục được kẹp bởi má phanh bằng gỗ, má phanh nối với một đòn bẩy dài, đầu đòn bẩy tì lên cân. Máy kéo má phanh theo, cân chỉ ra lực, lực nhân cánh tay đòn cho mô-men xoắn, mô-men xoắn cùng vòng quay cho công suất. Cả bộ nóng lên khi làm việc, bốc khói và có mùi gỗ cháy, nhưng không nói dối — và chính nhờ nó mà ta có cụm từ «công suất phanh» vẫn còn sống trong bảng thông số đến nay.
Chiếc phanh không cháy
Khi công suất vượt quá vài trăm kilowatt, má phanh gỗ không kham nổi nữa, và phanh được làm bằng nước: trục quay một bánh cánh trong vỏ chứa đầy nước, nước cản lại và nóng lên, còn vỏ muốn quay theo nên tì vào một cảm biến lực. Một thiết bị như vậy nuốt được hàng nghìn kilowatt, miễn là đủ nước chảy, và có thể tính công suất hai lần — từ mô-men xoắn và từ độ nóng lên của dòng nước, cho một phép kiểm tra chéo tuyệt vời.
Chiếc xe chạy mà không đi đâu cả
Tháo động cơ ra khỏi xe để đo rất mất thời gian, nên người ta cho xe leo lên con lăn và tăng tốc ngay tại xưởng. Thiết bị thấy công suất ở bánh xe, và nó nhỏ hơn công suất động cơ đúng bằng phần hộp số, cầu xe và ổ bi đã ăn mất — thường khoảng mười lăm phần trăm với dẫn động cầu sau và nhiều hơn chút với dẫn động bốn bánh. Nỗi thất vọng muôn thuở của chủ xe khi thấy trên tờ in con số nhỏ hơn bảng thông số hứa, và lời an ủi muôn thuở của thợ máy — thông số đo ở trục, còn anh chạy bằng bánh xe — đều từ đây mà ra.
Một phát minh được giữ bí mật
Một chiếc bút chì nối với pít-tông theo một trục và với lò xo áp suất theo trục kia vẽ trên giấy một hình kín có diện tích bằng công của một chu trình; nhân nó với số chu trình mỗi phút là được công suất bên trong xi-lanh, trước mọi tổn thất ma sát. Dụng cụ này ra đời trong xưởng của Watt và khoảng hai mươi năm không cho ai xem, được coi là lợi thế cạnh tranh một cách hoàn toàn chính đáng: trong khi các đối thủ cãi nhau xem máy ai tốt hơn, ở đây người ta chỉ việc lấy một biểu đồ và nhìn diện tích.
05 · Quy tắc viết
PS có dấu cách · kilowatt trước · quy tắc thửKilowatt trước, mã lực trong ngoặc
Đơn vị này nằm ngoài hệ, và quy tắc dùng nó rất đơn giản: giá trị chính bằng watt, mã lực đặt bên cạnh để tham khảo, và luôn nói rõ mã lực nào và theo quy trình nào.
Lỗi thứ nhất thuần túy là chính tả, nhưng gặp nhiều hơn tất cả các lỗi khác cộng lại. Lỗi thứ hai làm con số mất nghĩa, vì cùng một khối sắt có thể chênh nhau một phần năm theo các quy trình khác nhau. Lỗi thứ ba đánh đồng mã lực Anh với mã lực hệ mét, và với một động cơ mạnh thì điều đó đã là chênh vài con ngựa. Lỗi thứ tư là một hiểu lầm nằm ngay trong cái tên: lực đo bằng newton, còn mã lực là công suất, tức công trên đơn vị thời gian. Lỗi thứ năm lẫn trục với bánh xe. Lỗi thứ sáu, cuối cùng, lôi ra mã lực thuế, thứ tính từ đường kính xi-lanh và chẳng liên quan gì đến công suất thật — điều mà giới quảng cáo thời ấy đã tận dụng triệt để.
06 · Các đơn vị lân cận
watt · newton mét · kilowatt giờMã lực có những người họ hàng hay bị nhầm lẫn: watt là cùng đại lượng trong đơn vị SI, newton mét là mô-men xoắn, nhân với vòng quay sẽ ra công suất, còn kilowatt giờ không còn là công suất nữa mà là lượng công — chính cái được gửi hóa đơn.
Đơn vị SI mang tên chính người đã nghĩ ra mã lực. Buồn cười là nhà phát minh lại bị chính phát minh của mình vượt mặt: bằng watt người ta đo mọi thứ, còn bằng mã lực chỉ đo động cơ.
Công suất nhân thời gian: không phải máy mạnh đến đâu, mà là nó đã làm bao nhiêu công. Công tơ trong tủ điện đếm đúng đại lượng này, chứ không đếm ngựa.
Thứ mà động cơ dùng để kéo, còn công suất cho biết trong lúc ấy nó làm việc nhanh đến đâu. Ngựa lấy bằng mô-men xoắn, xe máy lấy bằng vòng quay, và người ta cãi nhau như thể đó là cùng một thứ.
Trong các thẻ dữ liệu Simetrium, đứng cạnh là kilowatt giờ và công suất máy phát: ở trường hợp đầu, công suất biến thành hóa đơn tiền điện, ở trường hợp sau thành quyền chiếm một tần số, và cả hai thẻ đều kể rằng cùng một đại lượng mang những ý nghĩa hoàn toàn khác nhau trong những bàn tay khác nhau.
07 · Phần lịch sử
lưu trữ · từ xưởng bia đến cơ quan thuếCon ngựa đã sống lâu hơn mọi cỗ máy của nó như thế nào
{title}
{text}
Trong ba thế kỷ, cỗ máy bình thường mạnh lên gấp trăm lần, còn đơn vị vẫn giữ nguyên, và ưu điểm lớn nhất của nó nằm ở đó: cây thước không nên lớn lên cùng thứ nó đo.
Một đơn vị không có mẫu chuẩn và không thể có
Mét có định nghĩa qua tốc độ ánh sáng, kilôgam qua hằng số Planck, còn mã lực chẳng có gì và chưa bao giờ có gì ngoài một thỏa thuận bắt nguồn từ một xưởng bia và vài con ngựa mệt mỏi. Nói cho đúng, đó không phải là điều bất hạnh: đơn vị này được biểu diễn chính xác bằng watt, và bệ thử nào cũng đo nó không kém gì kilowatt. Điều bất hạnh nằm ở chỗ khác — cái tên hứa hẹn một sự so sánh với con vật sống, và chẳng ai chịu nổi sự so sánh ấy, kể cả chính con vật.
Về sau người ta còn đo trên ngựa nữa, lần này không vì lợi ích thương mại. Hóa ra suốt một ngày làm việc, con ngựa giữ chắc chắn khoảng bảy phần mười kilowatt, ít hơn đơn vị của Watt chừng một phần ba, còn trong một nỗ lực ngắn vài giây thì phát ra hơn mười. Nếu Watt lấy cú bứt làm chuẩn, ông sẽ phải bán mỗi cỗ máy với giá ba con ngựa, và câu chuyện cách mạng công nghiệp hẳn đã nghe khiêm tốn hơn nhiều.
Bài học chính của tấm thẻ này cũng từ đó mà ra, và nó đúng vượt xa khỏi chuyện động cơ: đơn vị thành công là đơn vị mà người mua cảm nhận được, chứ không phải đơn vị mà một ủy ban suy ra thật chặt chẽ. Watt đúng hơn về mọi mặt, nhưng bán hai mươi con ngựa hóa ra dễ hơn bán mười lăm nghìn watt, và thị trường đã quyết định lựa chọn một lần cho mãi mãi. Từ đó các ủy ban hai lần tìm cách rút mã lực khỏi lưu thông và cả hai lần đều nhượng bộ: trong giấy tờ nó là giá trị tham khảo, trong lời nói nó là giá trị duy nhất.
Danh mục đại lượng
công suất, công và chuyển độngĐơn vị cơ bản của SI
tô đậm kilôgam, mét và giây — watt được dựng từ chúngĐàn ngựa theo từng cỗ máy
kilowatt và mã lực tính từ cùng một số| Cỗ máy | Kilowatt | PS hệ mét | hp Anh | Điểm đáng chú ý |
|---|---|---|---|---|
| {name} | {kw} | {ps} | {hp} | {note} |
Hãy so hai cột bên phải: chênh lệch giữa mã lực hệ mét và mã lực Anh chỉ hơn một phần trăm một chút, nên trên máy cày tay không thấy được, nhưng trên động cơ diesel tàu biển nó thành hơn một nghìn con. Thói quen viết kilowatt trước của các quy trình nghiêm túc cũng từ đây: kilowatt ai cũng như ai, còn ngựa thì mỗi người một kiểu.