La forza è un concetto abbastanza intuitivo e per questo è difficile darne una definizione esatta. Facendo degli esempi si può pensare che se spingiamo un oggetto lo facciamo applicando una forza, allo stesso modo applichiamo una forza se solleviamo un peso, così come due corpi in contatto si scambiano forze, ecc ecc. Il secondo principio della dinamica concepito da newton alla fine del 1600, chiarisce in modo semplice la reale natura della forza. Questo principio afferma che se si applica una forza ad un corpo questo accelera, cioè cambia la sua velocità. Ad esempio quando in un'automobile si azionano i freni, le gomme trasmettono al veicolo una forza contraria al moto, che fa rallentare il veicolo. Stessa cosa fa il motore che permette di far incrementare la velocità del veicolo. La formula che riassume il secondo principio della dinamica è  [ F = m * a ]  dove "F" è la forza, "m" è la massa e "a" è l'accelerazione.

® Si esprime in N (si legge: Neawton) o Kgf (si legge: Chilogrammiforza)

E' importante introdurre almeno a livello intuitivo è il concetto di coppia, che detto in modo molto approssimativo, è la forza nelle rotazioni. Infatti se applicando una forza ad un oggetto, questo si sposta nella direzione in cui ho spinto, se applico una coppia ad un oggetto questo inizia a ruotare nel senso in cui applico la coppia. Infatti per imprimere una rotazione, come dice il nome (coppia), sono necessarie 2 forze uguali ma contrapposte e che agiscono su assi distinti (rette d'azione). Quello che conta nella coppia è sia l'entità delle forze che la distanza tra i loro assi, chiamata braccio. E' esattamente come per una leva, si può dare molta forza vicino al fulcro (centro di rotazione della leva) o si può dare poca forza a grande distanza dal fulcro. Quindi quello che viene trasmesso dagli organi ruotanti come quelli presenti in un motore è la coppia e non la potenza. La coppia nel motore si genera (come vedremo) dalla esplosione della benzina che imprime una pressione sul pistone che si trasforma in una coppia , attraverso la biella e l'albero motore che agiscono da leva. Poi la coppia raggiunge le ruote tramite la trasmissione, composta per lo più da organi rotanti. La coppia mette in movimento le ruote le quali aderendo al terreno trasformano la coppia in una forza che fa avanzare il veicolo.

® Si esprime in Nm (si legge: Neawtonmetri) o Kgmf (si legge: chilogrammetriforza)
 

La Potenza

L'energia è la capacità di fare un certo lavoro, come ad esempio la capacità di spostare un oggetto, la potenza invece è l'energia nel tempo, cioè tiene conto della capacità di fornire energia, quindi di fare qualcosa, ma riferita alla velocità con cui questa energia viene fornita, cioè alla velocità con cui viene fatta quella certa operazione. Per capirmi meglio faccio un esempio: poniamo che si abbia una catasta di legna e questa vada spostata portandola da un posto all'altro. Una persona può fare questo semplice operazione prendendo un pezzo di legno alla volta e facendo molti viaggi avanti e indietro fino a che tutta la catasta è stata spostata. Una ruspa invece può prendere tutta la catasta in una volta e portarla a destinazione. L'energia che l'uomo e la ruspa hanno fatto per spostare la catasta è la stessa infatti l'energia è in qualche modo legata all'operazione fatta e entrambi hanno portato a termine con successo l'operazione. Quello che invece cambia è il modo di farlo, infatti la ruspa ci ha messo molto meno tempo ... è ovvio che una ruspa è molto più potente di una persona. La potenza tiene quindi conto della velocità con cui si fa un'azione. Tornando alle automobili potrei fare un'altro paragone dicendo che sia una Panda che una Ferrari sono in grado di raggiungere i 100 Km/h , però una Ferrari che è più potente ci arriva molto prima della Panda.

® Si esprime in Kw (si legge: Chilovat) o in CV (si legge: cavalli)

La Catena di forza e coppie

Combustione:
Trasforma, tramite una reazione chimica, l'energia del combustibile in calore e pressione.

Motore:
Trasforma la pressione generata nella combustione, prima in forza tramite la superficie del cielo del pistone e in coppia tramite la biella e l'albero a gomiti .

Cambio:
Modifica la coppia in arrivo dall'albero a gomiti del motore, in altra coppia però ad un numero di giri sfruttabile da un veicolo.

Trasmissione:
Trasporta, per mezzo di organi rotanti , la coppia in uscita dal cambio verso le ruote, e la ripartisce tra le varie gomme.

La ruota:
Trasforma la coppia che viene dalla trasmissione in forza che spinge il veicolo, e lo fa avanzare.

La relazione che lega queste grandezze caratteristiche è molto semplice:
La Potenza è la Coppia moltiplicata per il numero di giri, purché espresse nelle unità di misura corrette (Kw,Nm,1/s), che in formula si esprime :

Ad esempio se un motore a 3000 giri/min eroga 50 Nm di coppia , eroga a quel numero di giri circa 21 Cv.  Infatti 3000 giri/min equivalgono a 314 1/s per cui P=C*n = 15700 kW = 15.7 Kw, che in Cavalli equivalgono a 21.4. Se lo stesso motore a 5000 giri/min eroga 40 Nm di coppia, eroga a quel numero di giri circa 28 Cv. Infatti 5000 giri/min equivalgono a 524 1/s per cui P=C*n = 20900 kW = 20.9 Kw, che in Cavalli equivalgono a 28.4.

® Velocità angolare/Numero di giri: RPM (si legge: giri al minuto), 1/s (si legge: radianti al secondo)

Come abbiamo visto la coppia e la potenza sono le grandezze più significative delle prestazioni di un motore. Per rappresentare queste due grandezze si usa un grafico come quello a lato in cui si riporta con due curve l'andamento della coppia e della potenza al variare del numero di giri. Queste curve si ottengono da test fatti al motore su opportune apparecchiature dette "banchi prova", in condizioni si gas completamente spalancato, e massimo carico. Ogni motore ha delle curve diverse dagli altri,  in ogni caso tutte le curve hanno un andamento simile cioè crescono all'inizio poi  raggiungono un massimo e dopo discendono. Per la coppia questo avviene perché quando il motore gira piano, è difficile far entrare la miscela fresca nel cilindro mentre quando il motore ed ad alto numero di giri è difficile far riempire in modo ottimale il cilindro di miscela fresca, perché i gas trovano molta resistenza a fluire velocemente nei condotti, e gli attriti del motore si fanno dominanti. La curva di potenza invece sale quasi sempre, tranne nell'ultimo tratto dove tutti gli organi meccanici del motore vanno così veloci che gli attriti disperdono la maggior parte dell'energia prodotta.  E' poi da notare come la curva della potenza cresce con maggior rapidità fino al massimo della coppia in quando in questo tratto crescono sia la coppia che il numero di giri. Successivamente il numero di giri continua ad aumentare mentre la coppia diminuisce e curva di potenza (che è il loro prodotto) tende a spianare fino al massimo. E' intuitivo capire, che la curva di potenza sale praticamente sempre, se si pensa al fatto che all'aumentare del regime di rotazione, aumenta il numero di volte in cui scoppia la miscela fresca in un certo tempo.

Pensiamo come prima ipotesi, alla condizione in cui l'auto mantiene inalterato il rapporto di trasmissione tra il motore e le ruote, cosa che avviene finché l'auto non cambia marcia. In queste condizioni l'accelerazione del veicolo ha lo stesso andamento della curva di coppia, e questo significa ad esempio che la massima accelerazione si ha in corrispondenza della coppia massima. Allo stesso modo se un'auto ha una curva di coppia migliore di un'altra, accelera di più dell'altra. E' da osservare che una volta impostata una marcia la potenza non conta nulla, e la velocità del veicolo dipende solo dalla coppia erogata dal motore.

Allora a che serve la potenza ? la potenza rispetto alla coppia aggiunge l'informazione del numero di giri a cui la coppia viene erogata, infatti la definizione, come visto, è proprio coppia per numero di giri. Questo implica che avere una potenza maggiore a parità di coppia significa che il motore è in grado di generare quella specifica coppia (e quindi quella specifica forza per far avanzare il veicolo) ad un numero di giri più alto. Questo è un grandissimo vantaggio perché è possibile usare un rapporto di trasmissione più corto (come andare in 3° marcia invece che in 4°), cioè avere molta più forza che spinge il veicolo a parità di velocità del veicolo. In sintesi avere più potenza permette di avere, alla stessa velocità del veicolo, più coppia alle ruote e quindi maggiore accelerazione.

Quindi quando si progetta un motore da corsa, si cerca di avere più potenza possibile per poter avere più accelerazione possibile, e si cerca di avere un' andamento della curva coppia il più possibile progressivo in modo da non avere strappi o cali.

In questa ottica è quindi poco importante sapere se la potenza deriva da molta coppia a basso numero di giri o poca coppia ad alto numero di giri. E' per questo che due vetture spinte da due motori così diversi come un diesel o un benzina, se hanno la stessa potenza si comportano in modo praticamente identico. In realtà la presenza del turbo (ormai sempre presente nei moderni motori diesel) garantisce un'andamento di coppia più ricco ai bassi regimi, rispetto ai benzina, che di solito sono aspirati, con conseguente vantaggio per l'accelerazione del veicolo in fase di ripresa.