Comment fonctionne un anémomètre ?

Bien que quelque chose d'un mot maladroit,anémomètrefait référence à un instrument simple mais étonnamment polyvalent, que l'on trouve dans les stations météorologiques les plus élémentaires du monde entier. La traduction du grec est simple: « anem- » étant la racine de « vent » et « mètre » signifiant (en termes généraux, pas en tant que quantité) « mesure ».

Lorsque vous pensez au mot « météo » lui-même, à moins que vous ne viviez dans l'espace, l'un des premiers mots ou images sensorielles qui vous vient à l'esprit est presque sûrementvent,un phénomène qui peut causer des dommages catastrophiques mais reste une partie chère de presque tout le monde expérience de vie, si des rames de poésie et de littérature explorant la portée du phénomène doivent être de confiance.

Pour des raisons de sécurité, de planification des loisirs et de simple curiosité, connaître à tout moment la vitesse du temps – ou du moins la direction dans laquelle il souffle si pour une raison quelconque vous ne pouvez pas sortir pour détecter cela avec vos propres sens - dans votre région, ou dans un endroit où vous avez l'intention de voyager bientôt, est une information utile En effet. De nombreux types d'anémomètres différents sont disponibles à cet effet, certains d'entre eux s'appuyant sur des méthodes particulièrement intelligentes pour mesurer indirectement la vitesse du vent.

Un jeune enfant a raconté que la Terre tournait à 1 000 milles à l'heure à son équateur, et à environ 800 milles à l'heure à 40 degrés de latitude (environ où se concentre la majeure partie de la population américaine), pourrait supposer que le vent vient du simple fouettement d'un objet à une vitesse apparemment impossible vitesses. Bien que cela ait un sens intuitif, l'image réelle est beaucoup plus complexe, mais offre également des points d'enseignement précieux sur les phénomènes météorologiques liés au vent lui-même, mais indépendant de celui-ci.

Le soleil est la source d'énergie ultime pour un grand nombre de processus sur Terre, et le vent ne fait pas exception. Le vent résulte principalement de différentes parties de la surface de la Terre absorbant différentes quantités de chaleur du soleil. Cette énergie est exprimée sous forme de vent à traversconvection,le transfert de chaleur par mouvement dans un fluide. L'air plus chaud a tendance à monter tandis que l'air plus froid descend, créant des échanges d'air en rotation continue entre les régions adjacentes d'air avec des températures différentes.

Le vent circule autour du globe dans des « courants » bien connus qui sont comme de célèbres rivières d'air: jet streams, alizés, jets polaires. Les vents sont classés en fonction de leurs sources d'origine spécifiques commevents géostrophiques, vents thermiquesou alorsvents de gradient​.

L'air a une masse, il est donc possible de calculer l'énergie cinétique de l'air en mouvement comme n'importe quel autre objet. L'équation pourénergie cinétiqueest KE = (1/2)mv² oùv= vitesse. (La vitesse du vent est rarement constante pendant longtemps, de sorte que la vitesse du vent est généralement moyennée sur de courtes périodes de temps afin de générer des données significatives.)

La masse d'un volume d'air donné est sa densité multipliée par son volume, ou ρV. Mais avec du ventPuissance,ou énergie par unité de temps, la variable d'intérêt est le « flux massique du vent », ou la quantité d'air qui s'écoule à travers la section transversale A de la turbine (souvent un cercle). leéquation pour l'énergie éoliennese révèle être

ce qui signifie que la puissance augmente avec le cube de la vitesse du vent. Cela signifie qu'un vent de 30 MPH fournit 10³ = ​un millier de foisautant de puissance qu'un vent de 10 MPH !

• En ce qui concerne les unités d'anémomètre, la vitesse du vent est généralement en miles par heure (mi/hr, ou dans le langage courant, MPH) ou en kilomètres par heure, bien que les unités SI soient des mètres par seconde (m/s). Si vous souhaitez effectuer une conversion rapide de MPH en m/s, divisez par environ deux et quart :

Vous savez déjà ce qu'est un anémomètre. Mais au niveau granulaire, quel genre d'appareils les gens mesurent-ils la vitesse du vent ?

• ​Coupelles et hélices :C'est le type d'anémomètre le plus utilisé et facile à fabriquer. Des problèmes peuvent survenir en cas de vent faible et de pluie verglaçante.
• ​Tube de Pitot :Ceux-ci sont utilisés dans les avions et dans les « souffleries » des laboratoires.
• ​Cylindre ou sphère de traînée :Ceux-ci ne sont pas courants, mais méritent d'être mentionnés.
• ​Anémomètre à dissipation :Ce sont des versions particulièrement robustes.
• ​Anémomètre à vitesse du son :Ceux-ci sont chers et ne sont pas destinés à un usage domestique, mais sont rapides et fiables.
  

Parfois, la direction du vent est la principale préoccupation, la vitesse étant moins importante. Dans cet esprit, les aéroports ont des chaussettes coupe-vent qui en disent long sur la météo à venir. Par exemple, un vent du nord-ouest (un vent du nord-ouest) signifie généralement un temps plus frais et plus sec, tandis qu'un vent du sud-est apporte souvent de l'air plus chaud et plus humide.

lecoupelle et hélicele style d'anémomètre est, comme indiqué, le type le plus courant; fortuitement, son fonctionnement est facile à expliquer. Lorsque le vent fait tourner le bras de l'hélice, les coupelles "attrapent" le vent tournent à travers un cercle de rayon connu (2 fois π fois la longueur du bras de l'hélice, ou la circonférence) en un temps connu, car les rotations de la tige centrale sont dénombré. La distance totale (tours fois circonférence) divisée par le temps est la vitesse du vent.

D'autres types d'anémomètres déterminent la vitesse du vent de manière plus complexe. UNEanémomètre à fil chaudutilise le fait que lorsque l'air circule sur un objet chauffé à une température plus chaude que l'air, l'objet sera refroidi à mesure que la chaleur est éliminée par convection.

Dans un anémomètre à fil chaud, un fil métallique qui a été réchauffé électriquement est exposé au vent, tandis que la puissance est augmentée ou diminuée pour maintenir la température à la pointe du fil constante. Ainsi, plus la vitesse du vent est élevée, plus il faut de puissance pour maintenir l'équilibre thermique.

Mesure de la pression atmosphérique – elle-même mesurée par un instrument appelé unbaromètre– peut également être utilisé pour calculer la vitesse du vent. Un anémomètre à tube, par exemple, mesure la pression de l'air à l'intérieur d'un tube de verre qui n'est ouvert qu'à une extrémité. La vitesse du vent peut être calculée à partir de la différence de pression entre l'intérieur du tube et l'extérieur.

• Si vous souhaitez vous essayer à la fabrication de votre propre anémomètre à partir d'objets ordinaires, un exemple de la façon de le faire est fourni dans les ressources.

Dans les épreuves de course à pied dans les compétitions internationales sur piste en plein air, où les coureurs se déplacent dans une direction nette, le vent peut aider (ou gêner) les concurrents et produire des temps supérieurs. Pour cette raison, un anémomètre est placé au bord de la piste lors de ces événements. La vitesse nette maximale admissible du vent en direction des coureurs pour l'établissement de nouveaux records est de 2,0 m/s, donc si la jauge de vent lit au-dessus de cette valeur à tout moment pendant la course, la marque est inéligible pour l'enregistrement fins.

D'après une section précédente, vous savez que la vitesse du vent en miles par heure (MPH) est un peu plus du double de sa valeur en m/s. Ainsi, un vent de 5 MPH, qui serait considéré comme assez modeste par la norme de tous les jours, est suffisant pour fournir suffisamment d'impulsion pour laisser une marque en dehors du domaine de la "vraie" réussite humaine. Lorsque vous terminez seulement 0,01 seconde plus vite que quiconque dans une course de moins de 10 secondes, chaque facteur est critique. Imaginez maintenant une piste sans équipement de chronométrage moderne, sans parler d'anémomètres !