אם כי משהו מילה מביכה,מַד רוּחַמתייחס למכשיר פשוט אך רב תכליתי להפליא, כזה שנמצא בתחנות מזג האוויר הבסיסיות ביותר בעולם. התרגום מיוונית הוא פשוט: "anem-" בהיותו שורש "רוח" ו"מטר "שמשמעותם (באופן כללי, לא ככמות)" מידה ".
כשאתה חושב על המילה "מזג אוויר" עצמו, אלא אם כן אתה חי בחלל החיצון, אחת המילים הראשונות או התמונות החושיות שעולות בראש היא כמעט בוודאותרוּחַ,תופעה שעלולה לגרום נזק קטסטרופלי ובכל זאת נשארת חלק יקיר כמעט של כולם ניסיון חיים, אם צריך להיות שורות של שירה וספרות הבוחנות את טווח ההגעה של התופעה מהימן.
מטעמי בטיחות, תכנון בילוי וסקרנות פשוטה, הכרת מהירות מזג האוויר בכל עת - או לפחות לכיוון אליו נושף אם מסיבה כלשהי אינך יכול לצאת החוצה כדי לזהות זאת בחושים שלך - באזור שלך, או במקום אליו אתה מתכוון לנסוע בקרוב, הוא מידע שימושי אכן. למטרה זו זמינים סוגים רבים ושונים של מד-רוח, חלקם מסתמכים על שיטות חכמות במיוחד למדידת עקיפות רוח במהירות.
מהיכן מגיע הרוח?
ילד צעיר סיפר שכדור הארץ מסתובב באורך של כ -1,000 מייל לשעה בקו המשווה שלו, ובסביבות 800 מייל לשעה בקו רוחב 40 מעלות (בערך שבו מרבית אוכלוסיית ארה"ב מרוכזת), עשויה להניח שרוח נובעת מההצלפה הפשוטה של אובייקט לכאורה בלתי אפשרי מהירויות. אמנם זה הגיוני אינטואיטיבי, אך התמונה האמיתית מורכבת בהרבה אך גם מציעה נקודות הוראה חשובות לגבי תופעות מזג האוויר הקשורות לרוח עצמה, אך בלתי תלויות בה.
השמש היא מקור האנרגיה האולטימטיבי להרבה מאוד תהליכים על פני כדור הארץ, והרוח אינה יוצאת דופן. רוח נובעת בעיקר מחלקים שונים של פני כדור הארץ סופגים כמויות חום שונות מהשמש. אנרגיה זו מתבטאת כרוח דרךהולכת חום,העברת חום באמצעות תנועה בנוזל. אוויר חם נוטה לעלות בעוד אוויר קריר יותר שוקע, ומקים חילופי אוויר מסתובבים ללא הרף בין אזורי אוויר סמוכים עם טמפרטורות שונות.
רוח מסתובבת ברחבי העולם ב"נחלים "ידועים שהם כמו נהרות אוויר מפורסמים: זרמי סילון, רוחות סחר, מטוסי קוטב. הרוחות מסווגות על פי מקורות המוצא הספציפיים שלהןרוחות גאוסטרופיות, רוחות תרמיותאוֹרוחות שיפוע.
הפיזיקה של כוח הרוח
לאוויר יש מסה, כך שאפשר לחשב את האנרגיה הקינטית של אוויר נע בדיוק כמו כל אובייקט אחר. המשוואה עבוראנרגיה קינטיתהוא KE = (1/2) mv2 איפהv= מהירות. (מהירות הרוח לעיתים רחוקות קבועה לאורך זמן, ולכן בדרך כלל ממוצעים על מהירות הרוח בפרקי זמן קצרים כדי ליצור נתונים משמעותיים).
המסה של נפח אוויר נתון היא צפיפותה כפול מנפח, או ρV. אבל עם רוחכּוֹחַ,או אנרגיה ליחידת זמן, משתנה העניין הוא "שטף מסת רוח", או כמה אוויר זורם על פני שטח החתך A של הטורבינה (לרוב מעגל). המשוואה לאנרגיית רוחמתברר שכן
P_w = \ frac {1} {2} \ rho Av ^ 3
כלומר העוצמה עולה עם קוביית מהירות הרוח. כלומר רוח של 30 MPH מספקת 103 = אלף פעמיםכוח כמו רוח של 10 MPH!
- באשר ליחידות מד רוח, מהירות הרוח היא בדרך כלל במיילים לשעה (mi / hr, או בשפה היומיומית, MPH) או בקילומטרים לשעה, אם כי יחידות SI יהיו מטרים לשנייה (m / s). אם אתם מעוניינים לבצע המרה מהירה מ MPH ל- m / s, חלקו בכשניים ורבע:
(1 \ text {mi / hr}) = (\ text {mi} / 1,609 \ text {m}) (3600 \ text {s / hr}) = 0.447 \ text {m / s}
סוגי מד רוח
אתה כבר יודע מה זה "מד רוח רוחב". אבל ברמה הגרעינית, איזה סוג של מכשירים אנשים מודדים את מהירות הרוח?
- כוסות ומדחפים:זהו סוג הרוחב הנפוץ ביותר, וקל להכנה. בעיות יכולות להתרחש במהירות רוח נמוכה ועם גשם מקפיא.
- שפופרת פיטו:אלה משמשים בכלי טיס וב"מנהרות רוח "במעבדות.
- גרור צילינדר או כדור:אלה אינם נפוצים, אך דוברי אזכור.
- מד רוח פיזור:מדובר בגרסאות מחוספסות במיוחד.
- מד רוח מהירות הצליל:אלה הם יקרים, ולא לשימוש ביתי, אך הם מהירים ואמינים.
לפעמים כיוון הרוח הוא הדאגה העיקרית, עם מהירות פחות חשובה. עם זאת, בשדות תעופה יש גרבי רוח שמספרים הרבה על מזג האוויר שמתרחש בקרוב. לדוגמא, רוח בצפון מערב (רוח NW) פירושה בדרך כלל מזג אוויר קריר ויבש יותר, בעוד שרוח SE מביאה לרוב אוויר חם ולח יותר.
כיצד פועלים אנומטרים
הכוס ומדחףסגנון מד הרוח הוא, כאמור, הסוג הנפוץ ביותר; למרבה המזל, קל להסביר את פעולתו. כשהרוח מסובבת את זרוע המדחף מסביב, הכוסות "תופסות" את הרוח מסתובבות במעגל של רדיוס ידוע (2 פעמים π כפול אורך זרוע המדחף, או ההיקף) בזמן ידוע, שכן הסיבובים של המוט המרכזי הם נספר. המרחק הכולל (מהפכות כפול היקף) חלקי זמן הוא מהירות הרוח.
סוגים אחרים של אנומטרים קובעים את מהירות הרוח בדרכים מעורבות יותר. אמד חום חםמשתמש בעובדה שכאשר אוויר זורם על עצם המחומם לטמפרטורה חמה יותר מהאוויר, האובייקט יקרר כאשר חום יוסר באמצעות הסעה.
במד רוח חוט חם, חוט מתכת שחומם חשמלי חשוף לרוח, בעוד שהכוח מוגבר או יורד כדי לשמור על טמפרטורה בקצה החוט קבוע. לפיכך ככל שמהירות הרוח גבוהה יותר, כך נדרש יותר כוח בכדי לשמור על שיווי משקל תרמי.
מדידת לחץ אוויר - שהוא עצמו נמדד על ידי מכשיר הנקרא aבָּרוֹמֶטֶר- יכול לשמש גם לחישוב מהירות הרוח. מד רוח צינור, למשל, מודד את לחץ האוויר בתוך צינור זכוכית שפתוח רק בקצה אחד. ניתן לחשב את מהירות הרוח מהפרש הלחץ בין החלק הפנימי של הצינור לחיצוני.
- אם ברצונך לנסות את כוחך להכין מד חום משלך מפריטים רגילים, ניתן למצוא דוגמה כיצד לעשות זאת במשאבים.
שימושים אחרים של מד הרוח: ספורט
באירועי ריצה בתחרויות מסלול בינלאומיות בחוץ, בהן רצים נעים בכיוון רשת אחד, הרוח יכולה לסייע (או לעכב) את המתחרים ולייצר זמנים מעולים. מסיבה זו, מד רוח רוחני מוצב לצד המסלול במהלך אירועים אלה. מהירות הרוח המרבית המותרת לכיוון הרצים לקביעת שיאים חדשים היא 2.0 מ '/ ש', כך שאם מד הרוח נקרא מעל ערך זה בכל עת במהלך המרוץ, הסימן אינו כשיר לתיעוד מטרות.
מסעיף קודם, אתה יודע שמהירות הרוח במיילים לשעה (MPH) היא קצת יותר מכפול מערכו ב- m / s. לפיכך רוח של 5 MPH, שתיחשב צנועה למדי בסטנדרט היומיומי, מספקת כדי לספק מספיק דחיפה בכדי להוות סימן מחוץ לתחום ההישג האנושי "האמיתי". כשמסיימים רק 0.01 שניות מהר יותר ממה שמישהו רץ אי פעם במרוץ שנמשך פחות 10 שניות, כל גורם הוא קריטי. עכשיו דמיינו מסלול ללא ציוד תזמון מודרני, שלא לדבר על אנומומטרים!
