Meskipun sesuatu dari kata yang canggung,alat pengukur jurusan anginmengacu pada instrumen sederhana namun sangat serbaguna, yang ditemukan di stasiun cuaca paling dasar di seluruh dunia. Terjemahan dari bahasa Yunani adalah langsung: "anem-" menjadi akar dari "angin" dan "meter" yang berarti (dalam istilah umum, bukan sebagai kuantitas) "ukuran."
Ketika Anda memikirkan kata "cuaca" itu sendiri, kecuali Anda tinggal di luar angkasa, salah satu kata pertama atau gambaran sensorik yang muncul di benak hampir pasti adalahangin,sebuah fenomena yang dapat menyebabkan kerusakan besar namun tetap menjadi bagian berharga dari hampir semua orang pengalaman hidup, jika rim puisi dan sastra mengeksplorasi jangkauan fenomena yang ingin dipercaya.
Untuk alasan keamanan, perencanaan rekreasi, dan rasa ingin tahu, mengetahui kecepatan cuaca setiap saat – atau setidaknya arah angin bertiup jika karena alasan tertentu Anda tidak dapat keluar untuk mendeteksi ini dengan indra Anda sendiri – di daerah Anda, atau di tempat yang ingin Anda kunjungi segera, adalah informasi yang berguna memang. Banyak jenis anemometer yang tersedia untuk tujuan ini, beberapa di antaranya mengandalkan metode yang sangat cerdas untuk mengukur kecepatan angin secara tidak langsung.
Dari Mana Angin Berasal?
Seorang anak kecil mengatakan bahwa Bumi berputar dengan kecepatan 1.000 mil per jam di ekuatornya, dan sekitar 800 mil per jam pada garis lintang 40 derajat (sekitar di mana sebagian besar populasi A.S. berpusat), mungkin berasumsi bahwa angin berasal dari pukulan sederhana di sekitar suatu objek dengan kecepatan yang tampaknya tidak mungkin. kecepatan. Meskipun ini masuk akal secara intuitif, gambaran sebenarnya jauh lebih kompleks tetapi juga menawarkan poin pengajaran yang berharga tentang fenomena cuaca yang terkait dengan, tetapi tidak bergantung pada, angin itu sendiri.
Matahari adalah sumber energi utama untuk banyak proses di Bumi, dan angin tidak terkecuali. Angin dihasilkan terutama dari berbagai bagian permukaan bumi yang menyerap jumlah panas yang berbeda dari matahari. Energi ini dinyatakan sebagai angin melaluikonveksi,perpindahan panas melalui gerakan dalam fluida. Udara yang lebih panas cenderung naik sementara udara yang lebih dingin tenggelam, yang mengatur pertukaran udara yang terus menerus berputar antara wilayah udara yang berdekatan dengan suhu yang berbeda.
Angin bersirkulasi di seluruh dunia dalam "aliran" terkenal yang seperti sungai udara yang terkenal: aliran jet, angin perdagangan, jet kutub. Angin dikategorikan berdasarkan sumber spesifiknya sebagaiangin geostropik, angin termalatauangin gradien.
Fisika Tenaga Angin
Udara memiliki massa, sehingga memungkinkan untuk menghitung energi kinetik dari udara yang bergerak sama seperti benda lainnya. persamaan untukenergi kinetikadalah KE = (1/2)mv2 dimanav= kecepatan. (Kecepatan angin jarang konstan untuk waktu yang lama, jadi kecepatan angin biasanya dirata-ratakan selama periode waktu yang singkat untuk menghasilkan data yang berarti.)
Massa dari volume tertentu udara adalah kerapatan kali volumenya, atau V. Tapi dengan anginkekuasaan,atau energi per satuan waktu, variabel yang menarik adalah "fluks massa angin", atau berapa banyak udara yang mengalir melintasi luas penampang A turbin (seringkali berbentuk lingkaran). Itupersamaan untuk tenaga anginternyata
P_w=\frac{1}{2}\rho Av^3
yang berarti bahwa daya meningkat dengan pangkat tiga kecepatan angin. Itu berarti angin 30 MPH memberikan 103 = seribu kalikekuatan sebanyak angin 10 MPH!
- Untuk satuan anemometer, kecepatan angin biasanya dalam mil per jam (mi/jam, atau dalam bahasa sehari-hari, MPH) atau kilometer per jam, meskipun satuan SI adalah meter per detik (m/s). Jika Anda tertarik untuk melakukan konversi cepat dari MPH ke m/s, bagilah dengan sekitar dua seperempat:
(1\text{ mi/jam}) = (\text{mi}/1,609\text{ m})(3600\text{ s/jam}) = 0,447\text{ m/s}
Jenis Anemometer
Anda sudah tahu apa itu "anemometer". Tetapi pada tingkat granular, perangkat seperti apa yang digunakan orang untuk mengukur kecepatan angin?
- Cangkir dan baling-baling:Ini adalah jenis anemometer yang paling banyak digunakan, dan mudah dibuat. Masalah dapat terjadi dengan kecepatan angin yang rendah dan dengan hujan yang membekukan.
- tabung pitot:Ini digunakan di pesawat terbang dan di "terowongan angin" di laboratorium.
- Tarik silinder atau bola:Ini tidak umum, tetapi perlu disebutkan.
- Anemometer disipasi:Ini adalah versi yang sangat kasar.
- Anemometer kecepatan suara:Ini mahal, dan bukan untuk keperluan rumah tangga, tetapi cepat dan dapat diandalkan.
Terkadang, arah angin menjadi perhatian utama, dengan kecepatan kurang penting. Dengan pemikiran ini, bandara memiliki kaus kaki angin yang memberi tahu banyak tentang cuaca yang akan segera terjadi. Misalnya, angin dari barat laut (angin NW) biasanya berarti cuaca yang lebih sejuk dan lebih kering, sedangkan angin SE sering kali membawa udara yang lebih hangat dan lembab.
Bagaimana Anemometer Bekerja
Itucangkir-dan-baling-balinggaya anemometer adalah, seperti yang disebutkan, jenis yang paling umum; kebetulan, pengoperasiannya mudah dijelaskan. Saat angin memutar lengan baling-baling, cangkir "menangkap" angin berputar melalui lingkaran dengan radius yang diketahui (2 kali kali panjang lengan baling-baling, atau keliling) dalam waktu yang diketahui, karena putaran batang pusat adalah terhitung. Jarak total (putaran kali keliling) dibagi waktu adalah kecepatan angin.
Jenis anemometer lainnya menentukan kecepatan angin dengan cara yang lebih rumit. SEBUAHanemometer kawat panasmenggunakan fakta bahwa ketika udara mengalir di atas benda yang dipanaskan hingga suhu yang lebih hangat daripada udara, benda tersebut akan didinginkan karena panas dihilangkan melalui konveksi.
Dalam anemometer kawat panas, kawat logam yang telah dihangatkan secara elektrik terkena angin, sementara daya dinaikkan atau diturunkan untuk menjaga suhu di ujung kawat konstan. Jadi semakin tinggi kecepatan angin, semakin banyak daya yang dibutuhkan untuk menjaga keseimbangan termal.
Mengukur tekanan udara – yang diukur dengan alat yang disebut abarometer– juga dapat digunakan untuk menghitung kecepatan angin. Sebuah anemometer tabung, misalnya, mengukur tekanan udara di dalam tabung gelas yang terbuka hanya di salah satu ujungnya. Kecepatan angin dapat dihitung dari perbedaan tekanan antara bagian dalam tabung dan bagian luar.
- Jika Anda ingin mencoba membuat anemometer Anda sendiri dari barang biasa, contoh cara melakukannya tersedia di Sumber.
Kegunaan Anemometer Lainnya: Olahraga
Dalam acara lari di kompetisi trek internasional luar ruangan, di mana pelari bergerak dalam satu arah net, angin dapat membantu (atau menghalangi) pesaing dan menghasilkan waktu yang unggul. Untuk alasan ini, anemometer ditempatkan di sisi trek selama acara ini. Kecepatan angin bersih maksimum yang diperbolehkan ke arah pelari untuk membuat rekor baru adalah 2,0 m/s, jadi jika pengukur angin membaca di atas nilai ini setiap saat selama balapan, tanda tersebut tidak memenuhi syarat untuk dicatat tujuan.
Dari bagian sebelumnya, Anda tahu bahwa kecepatan angin dalam mil per jam (MPH) sedikit lebih dari dua kali lipat nilainya dalam m/s. Jadi angin 5 MPH, yang akan dianggap cukup sederhana menurut standar sehari-hari, cukup untuk memberikan dorongan yang cukup untuk membuat tanda di luar bidang pencapaian manusia "sejati". Saat finis hanya 0,01 detik lebih cepat dari siapa pun yang pernah berlari sebelumnya dalam balapan yang berlangsung kurang dari 10 detik, setiap faktor penting. Sekarang bayangkan trek tanpa peralatan pengatur waktu modern, apalagi anemometer!
