Ha szélről beszélünk, sokféle kép juthat eszünkbe. A szél sokféle formát ölthet, a balzsamos sárkányrepülő nyári szellőtől a tetőtépő hurrikánig. Egy szélmérő méri a szél sebességét, de hogyan alakul a szél sebessége erővé?
Erő, szél és nyomás
Az erő, amelyet általában lökésként vagy húzásként határoznak meg, kiszámítható az erő egyenlő tömeg és gyorsulás (F = ma) képlettel. A szél is nyomja és húzza, általában nagyobb erővel, ha gyorsabban mozog. A nyomás megegyezik az erő területre osztott értékével. Lényegében a szél olyan területre hat, mint a fal, a tető vagy az ember.
Szél mérése
Szélmérők mérik a szelet. Noha léteznek különféle típusú anemométerek, a leggyakrabban használt szél fordul el. A fordulatok sebessége szélsebességre és szélnyomásra változik. Mivel a szélsebesség ingadozik, a szélsebesség kiszámításához rövid idő alatt átlagosan átlagosan több fordulatot kell használni. A szélsebességet leggyakrabban mérföld / órában (mph), kilométer / órában (kph) vagy Beaufort-skálán jelentik, de jelentheti csomóként, láb másodpercenként (f / s) vagy méter másodpercenként (m / s) is ). Számos online program átalakítja a szélsebességet egyik egységről a másikra.
Az erő kiszámítása a szélsebesség alapján
A szél erejének kiszámításához a levegő tömege és a szél gyorsulása szükséges. A légtömeg átlagos sűrűsége a tengerszinten körülbelül 1,229 kilogramm köbméterenként. A szél által elért területet ebben az esetben négyzetméterben mérik. A felületet eltaláló levegő tömege ekkor megegyezik a levegő sűrűségének és a területnek a tömegével. A gyorsulás (a) megegyezik a szélsebesség négyzetével, méter / másodpercben (m / s).
Az erő (F) egyenlő a tömeg (m) és a gyorsulás (a) képletével az erő newtonokban (N) számításához. Egy Newton másodpercenként egy kilogramm méterrel egyenlő (kg-m / s2).
Ügyeljen arra, hogy a megfelelő egységeket használja. Ebben a számításban a tengerszint átlagos légsűrűsége 1,229 kilogramm / köbméter (kg / m)3). A légütés területe 1 négyzetméter. Az 5 mérföld / órás szél erejének kiszámításához először alakítsa át a szél sebességét méterre másodpercben. Online konverter használata azt mutatja, hogy 5 mph egyenlő 2,24 m / s.
A képlet kitöltése az erő megegyezik a légtömeggel (Am) a szélsebesség négyzete:
F = A_m \ timesd a ^ 2
megadja ezt a számítást:
F = (1 \ text {m} ^ 2) \ szor (1.229 \ text {kg / m} ^ 3) \ szor (2.24 \ text {m / s}) ^ 2 = 6.17 \ text {N}
A matematika befejezése azt mutatja, hogy F = 6,17 kg-m / s2 vagy 6,17 N. Tehát egy 5 mérföld per órás szellő elegendő erővel bírna egy szokásos sárkány felemeléséhez.