Όταν μιλάμε για άνεμο, μπορεί να έρχονται στο μυαλό πολλές διαφορετικές εικόνες. Ο άνεμος παίρνει πολλές μορφές, από ένα καλοκαιρινό αεράκι που πετάει στον ικτίνο μέχρι έναν τυφώνα. Ένα ανεμόμετρο μετρά την ταχύτητα του ανέμου, αλλά πώς μετατρέπεται η ταχύτητα του ανέμου;
Δύναμη, άνεμος και πίεση
Δύναμη, που γενικά ορίζεται ως ώθηση ή έλξη, μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο δύναμης ισούται με την επιτάχυνση μάζας χρόνων (F = ma). Ο άνεμος σπρώχνει και τραβά, γενικά με μεγαλύτερη δύναμη όταν κινείται πιο γρήγορα. Η πίεση ισούται με τη δύναμη διαιρούμενη ανά περιοχή. Ουσιαστικά, ο άνεμος ασκεί δύναμη σε μια περιοχή όπως ένας τοίχος, μια στέγη ή ένα άτομο.
Μέτρηση ανέμου
Τα ανεμόμετρα μετρούν τον άνεμο. Αν και υπάρχουν διάφοροι τύποι ανεμόμετρων, αυτός που χρησιμοποιείται πιο συχνά στρέφεται με τον άνεμο. Ο ρυθμός στροφών μεταφράζεται σε ταχύτητα ανέμου και πίεση αέρα. Επειδή η ταχύτητα του ανέμου κυμαίνεται, χρησιμοποιείται ένας μέσος αριθμός στροφών σε σύντομο χρονικό διάστημα για τον υπολογισμό της ταχύτητας του ανέμου. Η ταχύτητα του ανέμου συνήθως αναφέρεται σε μίλια ανά ώρα (mph), χιλιόμετρα ανά ώρα (kph) ή κλίμακα Beaufort, αλλά μπορεί επίσης να αναφέρεται ως κόμβοι, πόδια ανά δευτερόλεπτο (f / s) ή μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s ). Αρκετά διαδικτυακά προγράμματα θα μετατρέψουν την ταχύτητα του ανέμου από τη μία μονάδα στην άλλη.
Υπολογισμός Δύναμης με βάση την ταχύτητα του ανέμου
Ο υπολογισμός της δύναμης του ανέμου απαιτεί τη μάζα του αέρα και την επιτάχυνση του ανέμου. Η μέση πυκνότητα μάζας αέρα στο επίπεδο της θάλασσας ισούται με περίπου 1.229 κιλά ανά κυβικό μέτρο. Η περιοχή που χτυπά ο άνεμος μετράται, στην περίπτωση αυτή, σε τετραγωνικά μέτρα. Η μάζα του αέρα που χτυπά μια επιφάνεια ισούται με την περιοχή του χρόνου πυκνότητας του αέρα. Η επιτάχυνση (α) ισούται με το τετράγωνο της ταχύτητας του ανέμου σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s).
Χρησιμοποιήστε τον τύπο δύναμης (F) ισούται με τη μάζα (m) επί την επιτάχυνση (a) για να υπολογίσετε τη δύναμη σε Newtons (N). Ένα Newton ισούται με ένα κιλό-μέτρο ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο (kg-m / s2).
Φροντίστε να χρησιμοποιήσετε τις αντίστοιχες μονάδες. Σε αυτόν τον υπολογισμό, η μέση πυκνότητα αέρα στο επίπεδο της θάλασσας ισούται με 1.229 κιλά ανά κυβικό μέτρο (kg / m3). Η έκταση της κρούσης αέρα ισούται με 1 τετραγωνικό μέτρο. Για να υπολογίσετε τη δύναμη ενός ανέμου 5 μιλίων ανά ώρα, πρώτα μετατρέψτε την ταχύτητα του ανέμου σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Η χρήση ενός online μετατροπέα δείχνει ότι 5 mph ισούται με 2,24 m / s.
Η συμπλήρωση της δύναμης τύπου ισούται με μάζα αέρα (ΑΜ) τετραγωνική ταχύτητα ανέμου:
F = A_m \ φορέςd α ^ 2
δίνει αυτόν τον υπολογισμό:
F = (1 \ κείμενο {m} ^ 2) \ φορές (1.229 \ κείμενο {kg / m} ^ 3) \ φορές (2.24 \ κείμενο {m / s}) ^ 2 = 6.17 \ κείμενο {N}
Η ολοκλήρωση των μαθηματικών δείχνει ότι F = 6,17 kg-m / s2 ή 6,17 Ν. Έτσι, ένα αεράκι 5 μιλίων ανά ώρα θα είχε αρκετή δύναμη για να ανυψώσει έναν τυπικό χαρταετό.