Když mluvíme o větru, může přijít na mysl mnoho různých obrazů. Vítr má mnoho podob, od mírného letního vánku létajícího draka až po hurikán trhající střechu. Anemometr měří rychlost větru, ale jak se rychlost větru promítne do síly?
Síla, vítr a tlak
Sílu, obecně definovanou jako tlak nebo tah, lze vypočítat pomocí vzorce síla se rovná hmotnosti krát zrychlení (F = ma). Vítr také tlačí a táhne, obvykle s větší silou, když se pohybuje rychleji. Tlak se rovná síle dělené oblastí. Vítr v zásadě působí silou proti oblasti, jako je zeď, střecha nebo osoba.
Měření větru
Anemometry měří vítr. Ačkoli existují různé typy anemometrů, ten, který se nejčastěji používá, se otáčí větrem. Rychlost otáčení se promítá do rychlosti větru a tlaku větru. Protože rychlost větru kolísá, používá se k výpočtu rychlosti větru průměrný počet otáček za krátkou dobu. Rychlost větru bude nejčastěji uváděna v mílích za hodinu (mph), kilometrech za hodinu (km / h) nebo Beaufortově stupnici, ale může být také hlášena jako uzly, stopy za sekundu (f / s) nebo metry za sekundu (m / s) ). Několik online programů převede rychlost větru z jedné jednotky na druhou.
Výpočet síly na základě rychlosti větru
Výpočet síly větru vyžaduje množství vzduchu a zrychlení větru. Průměrná hustota masy vzduchu na hladině moře se rovná přibližně 1,229 kilogramu na metr krychlový. Plocha, kterou zasáhne vítr, se měří, v tomto případě, v metrech čtverečních. Hmotnost vzduchu dopadajícího na povrch se potom rovná ploše hustoty vzduchu. Zrychlení (a) se rovná druhé mocnině rychlosti větru v metrech za sekundu (m / s).
Pomocí vzorce síla (F) se rovná hmotnosti (m) krát zrychlení (a) pro výpočet síly v Newtonech (N). Jeden Newton se rovná jednomu kilogramu za sekundu na druhou (kg-m / s2).
Ujistěte se, že používáte odpovídající jednotky. V tomto výpočtu se průměrná hustota vzduchu na hladině moře rovná 1,229 kilogramům na metr krychlový (kg / m3). Plocha nárazu vzduchu se rovná 1 metru čtverečnímu. Chcete-li vypočítat sílu větru 5 mil za hodinu, nejprve převeďte rychlost větru na metry za sekundu. Použití online převaděče ukazuje, že 5 mph se rovná 2,24 m / s.
Vyplnění síly vzorce se rovná hmotnosti vzduchu (Am) krát rychlost větru na druhou:
F = A_m \ timesd a ^ 2
dává tento výpočet:
F = (1 \ text {m} ^ 2) \ krát (1,229 \ text {kg / m} ^ 3) \ krát (2,24 \ text {m / s}) ^ 2 = 6,17 \ text {N}
Dokončení matematiky ukazuje, že F = 6,17 kg-m / s2 nebo 6,17 N. Takže vánek 5 mil za hodinu by měl jen tolik síly, aby mohl zvednout standardního draka.