Når vi taler om vind, kan der komme mange forskellige billeder i tankerne. Vind tager mange former, fra en blød drageflyvende sommerbrise til en tagrivende orkan. Et vindmåler måler vindhastighed, men hvordan oversættes vindens hastighed til kraft?
Kraft, vind og tryk
Kraft, generelt defineret som et tryk eller træk, kan beregnes ved hjælp af formlen, at kraften er lig med massetider acceleration (F = ma). Vind skubber og trækker også, generelt med større kraft, når man bevæger sig hurtigere. Tryk er lig med kraft divideret med område. I det væsentlige anvender vind magt mod et område som en mur, et tag eller en person.
Måling af vind
Vindmålere måler vind. Selvom der findes forskellige typer vindmålere, drejer den, der oftest bruges, med vinden. Drejningshastigheden oversættes til vindhastighed og vindtryk. Da vindhastigheden svinger, bruges et gennemsnitligt antal drejninger over en kort tid til at beregne vindhastigheden. Vindhastighed rapporteres oftest i miles i timen (km / t), kilometer i timen (km / t) eller Beaufort-skalaen, men det kan også rapporteres som knob, fødder i sekundet (f / s) eller meter pr. Sekund (m / s) ). Flere online-programmer konverterer vindhastighed fra en enhed til en anden.
Beregning af kraft baseret på vindhastighed
Beregning af vindstyrken kræver luftmasse og acceleration af vind. Den gennemsnitlige tæthed af en luftmasse ved havoverfladen svarer til ca. 1,229 kg pr. Kubikmeter. Det område, vinden rammer, måles i dette tilfælde i kvadratmeter. Massen af luft, der rammer en overflade, er lig med lufttæthed gange areal. Acceleration (a) er lig med kvadratet af vindhastigheden i meter pr. Sekund (m / s).
Brug formlen kraft (F) er lig med masse (m) gange acceleration (a) for at beregne kraften i Newton (N). En Newton er lig med et kilogram-meter pr. Sekund i kvadrat (kg-m / s2).
Sørg for at bruge de matchende enheder. I denne beregning svarer den gennemsnitlige lufttæthed ved havoverfladen til 1.229 kg pr. Kubikmeter (kg / m3). Arealet med luftpåvirkning er lig med 1 kvadratmeter. For at beregne kraften af en vind på 5 kilometer i timen skal du først konvertere vindhastigheden til meter pr. Sekund. Brug af en online konverter viser, at 5 mph er lig med 2,24 m / s.
Udfyldning af formelkraften er lig med luftmasse (Am) gange vindhastighed i kvadrat:
F = A_m \ timesd a ^ 2
giver denne beregning:
F = (1 \ tekst {m} ^ 2) \ gange (1.229 \ tekst {kg / m} ^ 3) \ gange (2.24 \ tekst {m / s}) ^ 2 = 6.17 \ tekst {N}
Afslutning af matematik viser, at F = 6,17 kg-m / s2 eller 6.17 N. Så en brise på 5 miles i timen ville have lige nok kraft til at løfte en standarddrage.