Kad govorimo o vjetru, mogu vam pasti na pamet mnoge različite slike. Vjetar ima mnogo oblika, od mirnog ljetnog povjetarca koji leti zmajem do uragana koji razbija krov. Anemometar mjeri brzinu vjetra, ali kako se brzina vjetra pretvara u snagu?
Sila, vjetar i pritisak
Sila, općenito definirana kao potisak ili povlačenje, može se izračunati pomoću formule sila jednaka masi pomnoženoj s ubrzanjem (F = ma). Vjetar također gura i vuče, uglavnom s većom silom pri bržem kretanju. Tlak je jednak sili podijeljenoj s površinom. U osnovi vjetar primjenjuje silu na područje poput zida, krova ili osobe.
Mjerenje vjetra
Anemometri mjere vjetar. Iako postoje različite vrste anemometra, ona koja se najčešće koristi okreće se s vjetrom. Brzina okretaja pretvara se u brzinu vjetra i pritisak vjetra. Budući da brzina vjetra oscilira, za izračunavanje brzine vjetra koristi se prosječni broj zavoja tijekom kratkog vremena. Brzina vjetra najčešće će se zabilježiti u miljama na sat (mph), kilometrima na sat (km / h) ili Beaufortovom ljestvicom, ali može se prijaviti i kao čvorovi, stope u sekundi (f / s) ili metri u sekundi (m / s) ). Nekoliko mrežnih programa pretvorit će brzinu vjetra iz jedne jedinice u drugu.
Izračunavanje sile na temelju brzine vjetra
Izračun sile vjetra zahtijeva masu zraka i ubrzanje vjetra. Prosječna gustoća mase zraka na razini mora iznosi približno 1,229 kilograma po kubnom metru. Područje koje vjetar pogađa mjeri se, u ovom slučaju, u kvadratnim metrima. Masa zraka koja udara o površinu jednaka je gustoći zraka puta površini. Ubrzanje (a) jednako je kvadratu brzine vjetra u metrima u sekundi (m / s).
Upotrijebite formulu sila (F) jednaka masi (m) puta ubrzanju (a) za izračunavanje sile u Newtonima (N). Jedan Njutn jednak je jednom kilogramu metra u sekundi na kvadrat (kg-m / s2).
Obavezno upotrijebite odgovarajuće jedinice. U ovom izračunu prosječna gustoća zraka na razini mora iznosi 1,229 kilograma po kubičnom metru (kg / m3). Površina udara zraka jednaka je 1 četvornom metru. Da biste izračunali silu vjetra od 5 milja na sat, prvo pretvorite brzinu vjetra u metre u sekundi. Korištenje mrežnog pretvarača pokazuje da brzina od 5 km iznosi 2,24 m / s.
Punjenje formule sila jednako je zračnoj masi (Am) puta kvadrat brzine vjetra:
F = A_m \ timesd a ^ 2
daje ovaj izračun:
F = (1 \ text {m} ^ 2) \ puta (1.229 \ text {kg / m} ^ 3) \ puta (2.24 \ text {m / s}) ^ 2 = 6.17 \ text {N}
Popunjavanje matematike pokazuje da je F = 6,17 kg-m / s2 ili 6,17 N. Povjetarac od 5 milja na sat imao bi taman toliko snage da podigne standardni zmaj.