Quando si parla di vento, possono venire in mente molte immagini diverse. Il vento assume molte forme, da una mite brezza estiva che fa volare gli aquiloni a un uragano che squarcia i tetti. Un anemometro misura la velocità del vento, ma come si traduce la velocità del vento in forza?
Forza, vento e pressione
La forza, generalmente definita come spinta o trazione, può essere calcolata utilizzando la formula forza uguale a massa per accelerazione (F = ma). Anche il vento spinge e tira, generalmente con maggiore forza quando ci si muove più velocemente. La pressione è uguale alla forza divisa per l'area. In sostanza, il vento applica forza contro un'area come un muro, un tetto o una persona.
Misurare il vento
Gli anemometri misurano il vento. Sebbene esistano diversi tipi di anemometri, quello più comunemente usato gira con il vento. La velocità delle virate si traduce in velocità e pressione del vento. Poiché la velocità del vento varia, per calcolare la velocità del vento viene utilizzato un numero medio di giri in un breve lasso di tempo. La velocità del vento più comunemente verrà riportata in miglia all'ora (mph), chilometri all'ora (kph) o scala Beaufort, ma può anche essere riportata come nodi, piedi al secondo (f/s) o metri al secondo (m/s). ). Diversi programmi online convertono la velocità del vento da un'unità all'altra.
Calcolo della forza in base alla velocità del vento
Il calcolo della forza del vento richiede la massa d'aria e l'accelerazione del vento. La densità media di una massa d'aria a livello del mare è pari a circa 1.229 chilogrammi per metro cubo. L'area colpita dal vento viene misurata, in questo caso, in metri quadrati. La massa d'aria che colpisce una superficie è quindi uguale alla densità dell'aria per l'area. L'accelerazione (a) è uguale al quadrato della velocità del vento in metri al secondo (m/s).
Usa la formula forza (F) uguale alla massa (m) per l'accelerazione (a) per calcolare la forza in Newton (N). Un Newton equivale a un chilogrammo metro al secondo quadrato (kg-m/s2).
Assicurati di utilizzare le unità corrispondenti. In questo calcolo, la densità media dell'aria a livello del mare è pari a 1.229 chilogrammi per metro cubo (kg/m3). L'area di impatto dell'aria è pari a 1 metro quadrato. Per calcolare la forza di un vento di 5 miglia all'ora, converti prima la velocità del vento in metri al secondo. L'utilizzo di un convertitore online mostra che 5 mph equivalgono a 2,24 m/s.
Compilando la formula la forza è uguale alla massa d'aria (Am) per il quadrato della velocità del vento:
F=A_m\timesd a^2
dà questo calcolo:
F = (1\text{ m}^2) \times (1.229\text{ kg/m}^3) \times (2.24\text{ m/s})^2=6.17\text{ N}
Il completamento della matematica mostra che F = 6,17 kg-m/s2 o 6.17 N. Quindi, una brezza di 5 miglia all'ora avrebbe appena una forza sufficiente per sollevare un aquilone standard.