Когато говорим за вятър, много различни образи могат да ви дойдат на ум. Вятърът приема много форми, от лек летящ въздушен хвърчило до ураган, който разкъсва покрива. Анемометър измерва скоростта на вятъра, но как скоростта на вятъра се превръща в сила?
Сила, вятър и налягане
Силата, обикновено дефинирана като тласък или издърпване, може да се изчисли, като се използва формулата сила, равна на маса, умножена по ускорение (F = ma). Вятърът също тласка и дърпа, обикновено с по-голяма сила при по-бързо движение. Налягането е равно на сила, разделена на площ. По същество вятърът прилага сила върху зона като стена, покрив или човек.
Измерване на вятъра
Анемометрите измерват вятъра. Въпреки че съществуват различни видове анемометри, този, който най-често се използва, се обръща с вятъра. Скоростта на завоите се превръща в скорост на вятъра и налягане на вятъра. Тъй като скоростта на вятъра се колебае, за изчисляване на скоростта на вятъра се използва среден брой завои за кратко време. Скоростта на вятъра най-често се отчита в мили в час (mph), километри в час (km / h) или скала на Бофорт, но може да се отчита и като възли, крака в секунда (f / s) или метри в секунда (m / s ). Няколко онлайн програми ще преобразуват скоростта на вятъра от една единица в друга.
Изчисляване на силата въз основа на скоростта на вятъра
Изчисляването на силата на вятъра изисква масата на въздуха и ускорението на вятъра. Средната плътност на маса въздух на морското равнище се равнява приблизително на 1,229 килограма на кубичен метър. Площта, която вятърът удря, се измерва, в този случай, в квадратни метри. Тогава масата на въздуха, удряща се на повърхността, се равнява на плътност на въздуха по площ. Ускорението (a) е равно на квадрата на скоростта на вятъра в метри в секунда (m / s).
Използвайте формулата сила (F), равна на маса (m) по ускорение (a), за да изчислите силата в нютони (N). Един нютон се равнява на един килограм метър в секунда на квадрат (kg-m / s2).
Не забравяйте да използвате съответстващите единици. При това изчисление средната плътност на въздуха на морското равнище е равна на 1,229 килограма на кубичен метър (kg / m3). Площта на въздушното въздействие е равна на 1 квадратен метър. За да изчислите силата на вятър от 5 мили в час, първо преобразувайте скоростта на вятъра в метри в секунда. Използването на онлайн конвертор показва, че 5 mph е равно на 2,24 m / s.
Попълването на формулата сила е равно на въздушна маса (Aм) по квадрат скорост на вятъра на квадрат:
F = A_m \ timesd a ^ 2
дава това изчисление:
F = (1 \ text {m} ^ 2) \ пъти (1.229 \ text {kg / m} ^ 3) \ пъти (2.24 \ text {m / s}) ^ 2 = 6.17 \ text {N}
Попълването на математиката показва, че F = 6,17 kg-m / s2 или 6.17 N. Така че вятърът от 5 мили в час би имал достатъчно сила, за да вдигне стандартно хвърчило.