Cuando se habla de viento, pueden venir a la mente muchas imágenes diferentes. El viento toma muchas formas, desde una suave brisa de verano que vuela cometas hasta un huracán que desgarra los techos. Un anemómetro mide la velocidad del viento, pero ¿cómo se traduce la velocidad del viento en fuerza?
Fuerza, viento y presión
La fuerza, generalmente definida como empujar o tirar, se puede calcular usando la fórmula fuerza igual a masa por aceleración (F = ma). El viento también empuja y tira, generalmente con mayor fuerza cuando se mueve más rápido. La presión es igual a la fuerza dividida por el área. Esencialmente, el viento aplica fuerza contra un área como una pared, un techo o una persona.
Medir el viento
Los anemómetros miden el viento. Aunque existen diferentes tipos de anemómetros, el más utilizado gira con el viento. La velocidad de los giros se traduce en velocidad y presión del viento. Debido a que la velocidad del viento fluctúa, se utiliza un número promedio de vueltas durante un período corto de tiempo para calcular la velocidad del viento. La velocidad del viento más comúnmente se informará en millas por hora (mph), kilómetros por hora (kph) o escala de Beaufort, pero también se puede informar como nudos, pies por segundo (f / s) o metros por segundo (m / s ). Varios programas en línea convertirán la velocidad del viento de una unidad a otra.
Cálculo de la fuerza en función de la velocidad del viento
Calcular la fuerza del viento requiere la masa de aire y la aceleración del viento. La densidad media de una masa de aire al nivel del mar es aproximadamente de 1,229 kilogramos por metro cúbico. El área que golpea el viento se mide, en este caso, en metros cuadrados. La masa de aire que golpea una superficie es igual a la densidad del aire multiplicada por el área. La aceleración (a) es igual al cuadrado de la velocidad del viento en metros por segundo (m / s).
Utilice la fórmula fuerza (F) igual a masa (m) multiplicada por la aceleración (a) para calcular la fuerza en Newtons (N). Un Newton equivale a un kilogramo-metro por segundo al cuadrado (kg-m / s2).
Asegúrese de utilizar las unidades correspondientes. En este cálculo, la densidad media del aire al nivel del mar es igual a 1.229 kilogramos por metro cúbico (kg / m3). El área de impacto de aire es igual a 1 metro cuadrado. Para calcular la fuerza de un viento de 5 millas por hora, primero convierta la velocidad del viento a metros por segundo. El uso de un convertidor en línea muestra que 5 mph equivalen a 2,24 m / s.
Al completar la fórmula, la fuerza es igual a la masa de aire (Ametro) multiplicado por la velocidad del viento al cuadrado:
F = A_m \ timesd a ^ 2
da este cálculo:
F = (1 \ text {m} ^ 2) \ times (1.229 \ text {kg / m} ^ 3) \ times (2.24 \ text {m / s}) ^ 2 = 6.17 \ text {N}
Completar las matemáticas muestra que F = 6.17 kg-m / s2 o 6,17 N. Entonces, una brisa de 5 millas por hora tendría la fuerza suficiente para levantar una cometa estándar.