¿Cómo funciona un anemómetro?

Aunque es una palabra algo incómoda,anemómetrose refiere a un instrumento simple pero sorprendentemente versátil, que se encuentra en las estaciones meteorológicas más básicas del mundo. La traducción del griego es sencilla: "anem-" es la raíz de "viento" y "metro" que significa (en términos generales, no como una cantidad) "medida".

Cuando piensas en la palabra "clima" en sí, a menos que vivas en el espacio exterior, una de las primeras palabras o imágenes sensoriales que te vienen a la mente es casi con seguridadviento,un fenómeno que puede causar daños catastróficos pero que sigue siendo una parte preciada de casi todos experiencia de vida, si se van a utilizar montones de poesía y literatura que exploran el alcance del fenómeno. Confiado.

Por razones de seguridad, planificación recreativa y pura curiosidad, conocer la velocidad del clima en cualquier momento, o al menos la dirección en la que sopla. Si por alguna razón no puede salir afuera para detectar esto con sus propios sentidos, en su área, o en un lugar al que tiene la intención de viajar pronto, es información útil. Por supuesto. Hay muchos tipos diferentes de anemómetros disponibles para este propósito, algunos de los cuales se basan en métodos especialmente inteligentes para medir indirectamente la velocidad del viento.

Un niño pequeño contó que la Tierra gira a 1000 millas por hora en su ecuador, y alrededor de 800 millas por hora a 40 grados de latitud (aproximadamente donde se concentra la mayor parte de la población de los EE. UU.), podría suponer que el viento proviene del simple movimiento de un objeto a velocidades. Si bien esto tiene sentido intuitivo, la imagen real es mucho más compleja, pero también ofrece valiosos puntos de enseñanza sobre los fenómenos meteorológicos relacionados con el viento en sí, pero independientes de él.

El sol es la principal fuente de energía para muchos procesos en la Tierra, y el viento no es una excepción. El viento se debe principalmente a que diferentes partes de la superficie de la Tierra absorben diferentes cantidades de calor del sol. Esta energía se expresa como viento a travésconvección,la transferencia de calor a través del movimiento en un fluido. El aire más caliente tiende a subir mientras que el aire más frío se hunde, creando intercambios de aire continuamente rotativos entre regiones adyacentes de aire con diferentes temperaturas.

El viento circula por todo el mundo en "corrientes" conocidas que son como ríos de aire famosos: corrientes en chorro, vientos alisios, chorros polares. Los vientos se clasifican según sus fuentes específicas de origen comovientos geostróficos, vientos térmicosovientos gradientes​.

El aire tiene masa, por lo que es posible calcular la energía cinética del aire en movimiento como cualquier otro objeto. La ecuación paraenergía cinéticaes KE = (1/2) mv² dóndev= velocidad. (La velocidad del viento rara vez es constante durante mucho tiempo, por lo que la velocidad del viento generalmente se promedia en períodos cortos de tiempo para generar datos significativos).

La masa de un volumen de aire dado es su densidad multiplicada por su volumen, o ρV. Pero con vientoenergía,o energía por unidad de tiempo, la variable de interés es "flujo de masa de viento", o cuánto aire fluye a través del área transversal A de la turbina (a menudo un círculo). Laecuación para la energía eólicaresulta ser

lo que significa que la potencia aumenta con el cubo de la velocidad del viento. Eso significa que un viento de 30 MPH proporciona 10³ = ​mil veces¡tanta potencia como un viento de 10 MPH!

• En cuanto a las unidades de anemómetro, la velocidad del viento suele ser en millas por hora (mi / h, o en el lenguaje cotidiano, MPH) o kilómetros por hora, aunque las unidades del SI serían metros por segundo (m / s). Si está interesado en hacer una conversión rápida de MPH a m / s, divida entre aproximadamente dos y un cuarto:

Ya sabes lo que "es" un anemómetro. Pero a nivel granular, ¿qué tipo de dispositivos mide la gente la velocidad del viento?

• ​Copas y hélices:Este es el tipo de anemómetro más utilizado y fácil de hacer. Pueden ocurrir problemas con velocidades bajas del viento y con lluvia helada.
• ​Tubo de Pitot:Estos se utilizan en aviones y en "túneles de viento" en laboratorios.
• ​Arrastre cilindro o esfera:Estos no son comunes, pero vale la pena mencionarlos.
• ​Anemómetro de disipación:Estas son versiones especialmente resistentes.
• ​Anemómetro de velocidad del sonido:Son caras y no para uso doméstico, pero son rápidas y fiables.
  

A veces, la dirección del viento es la principal preocupación, y la velocidad es menos importante. Con esto en mente, los aeropuertos tienen mangas de viento que dicen mucho sobre el clima que pronto ocurrirá. Por ejemplo, un viento del noroeste (un viento del NO) generalmente significa un clima más frío y seco, mientras que un viento del SE a menudo trae aire más cálido y húmedo.

Lacopa y héliceel estilo de anemómetro es, como se señaló, el tipo más común; fortuitamente, su funcionamiento es fácil de explicar. A medida que el viento hace girar el brazo de la hélice, las copas "captan" el viento giran a través de un círculo de radio conocido (2 veces π veces la longitud del brazo de la hélice, o la circunferencia) en un tiempo conocido, ya que los giros de la varilla central son contado. La distancia total (revoluciones por circunferencia) dividida por el tiempo es la velocidad del viento.

Otros tipos de anemómetros determinan la velocidad del viento de formas más complicadas. Aanemómetro de hilo calienteutiliza el hecho de que cuando el aire fluye sobre un objeto calentado a una temperatura más cálida que el aire, el objeto se enfría a medida que se elimina el calor por convección.

En un anemómetro de hilo caliente, un hilo metálico que se ha calentado eléctricamente se expone al viento, mientras que la potencia aumenta o disminuye para mantener constante la temperatura en la punta del hilo. Por lo tanto, cuanto mayor sea la velocidad del viento, más energía se necesitará para mantener el equilibrio térmico.

Medición de la presión del aire, que a su vez se mide mediante un instrumento llamadobarómetro- también se puede utilizar para calcular la velocidad del viento. Un anemómetro de tubo, por ejemplo, mide la presión del aire dentro de un tubo de vidrio que está abierto solo en un extremo. La velocidad del viento se puede calcular a partir de la diferencia de presión entre el interior del tubo y el exterior.

• Si desea probar suerte para hacer su propio anemómetro a partir de elementos comunes, se proporciona un ejemplo de cómo hacerlo en los Recursos.

Al correr eventos en competencias internacionales de pista al aire libre, donde los corredores se mueven en una dirección de la red, el viento puede ayudar (o obstaculizar) a los competidores y producir tiempos superiores. Por esta razón, se coloca un anemómetro al costado de la pista durante estos eventos. La velocidad neta máxima permitida del viento en la dirección de los corredores para establecer nuevos récords es de 2,0 m / s, por lo tanto, si el indicador de viento supera este valor en cualquier momento durante la carrera, la marca no es elegible para el registro. propósitos.

De una sección anterior, sabe que la velocidad del viento en millas por hora (MPH) es un poco más del doble de su valor en m / s. Por lo tanto, un viento de 5 MPH, que se consideraría bastante modesto según el estándar diario, es suficiente para proporcionar un impulso suficiente para dejar una marca fuera del ámbito del "verdadero" logro humano. Al terminar solo 0.01 segundos más rápido de lo que nadie haya corrido antes en una carrera que dura menos de 10 segundos, cada factor es crítico. Ahora imagínese la pista sin equipo de cronometraje moderno, ¡y mucho menos anemómetros!