어색한 말이지 만풍력계간단하지만 놀랍도록 다재다능한 도구로 전 세계의 가장 기본적인 기상 관측소에서 발견됩니다. 그리스어에서 번역 된 것은 간단합니다. "anem-"은 "바람"의 뿌리이고 "미터"는 "측정"을 의미합니다 (일반적으로 양이 아니라).
"날씨"라는 단어 자체를 생각할 때 우주 공간에 살지 않는 한 가장 먼저 떠오르는 단어 나 감각 이미지 중 하나는 거의 확실합니다.바람,치명적인 피해를 입힐 수 있지만 거의 모든 사람들의 소중한 부분으로 남아있는 현상 삶의 경험, 현상의 범위를 탐구하는시와 문학의 뭉치가 신뢰할 수 있습니다.
안전, 레크리에이션 계획 및 단순한 호기심의 이유로 언제든지 날씨의 속도를 알거나 적어도 바람이 부는 방향을 알 수 있습니다. 어떤 이유로 든 자신의 감각으로 이것을 감지하기 위해 밖에 나갈 수없는 경우-귀하의 지역 또는 곧 여행하려는 장소에서 유용한 정보입니다. 과연. 이를 위해 다양한 유형의 풍속계를 사용할 수 있으며, 그중 일부는 특히 현명한 방법을 사용하여 풍속을 간접적으로 측정합니다.
바람은 어디에서 오는가?
한 어린 아이는 지구가 적도에서 시속 1,000 마일, 위도 40도에서 시속 800 마일 (약 대부분의 미국 인구가 중심이되는 곳), 바람이 불가능 해 보이는 물체 주변의 단순한 휘젓기에서 발생한다고 가정 할 수 있습니다. 속도. 이것은 직관적으로 이해되지만 실제 그림은 훨씬 더 복잡하지만 바람 자체와 관련이 있지만 독립적 인 기상 현상에 대한 귀중한 가르침을 제공합니다.
태양은 지구상의 수많은 과정을위한 궁극적 인 에너지 원이며 바람도 예외는 아닙니다. 바람은 주로 지구 표면의 다른 부분이 태양으로부터 다른 양의 열을 흡수 할 때 발생합니다. 이 에너지는 바람을 통해 표현됩니다전달,유체의 움직임을 통한 열 전달. 더운 공기는 더 차가운 공기가 가라 앉는 동안 상승하는 경향이 있으며, 온도가 다른 인접한 공기 영역 사이에서 지속적으로 회전하는 공기 교환을 설정합니다.
바람은 제트 기류, 무역풍, 극지 제트기 등 유명한 공기의 강과 같은 잘 알려진 "흐름"으로 전 세계를 순환합니다. 바람은 특정 원천에 따라 다음과 같이 분류됩니다.지영 양풍, 열풍또는그라데이션 바람.
풍력의 물리학
공기에는 질량이 있으므로 다른 물체와 마찬가지로 움직이는 공기의 운동 에너지를 계산할 수 있습니다. 에 대한 방정식운동 에너지KE = (1/2) mv2 어디V= 속도. (풍속은 오랫동안 일정하지 않으므로 의미있는 데이터를 생성하기 위해 풍속은 일반적으로 짧은 시간 동안 평균화됩니다.)
주어진 공기 부피의 질량은 밀도 곱하기 부피 또는 ρV입니다. 하지만 바람과 함께힘,또는 단위 시간당 에너지, 관심 변수는 "풍속 유량"또는 터빈의 단면적 A (종종 원)를 가로 질러 흐르는 공기의 양입니다. 그만큼풍력에 대한 방정식로 밝혀지다
P_w = \ frac {1} {2} \ rho Av ^ 3
풍속의 입방체에 따라 힘이 증가한다는 것을 의미합니다. 즉, 30 MPH의 바람은 10을 제공합니다3 = 천 번10 MPH의 바람만큼 강력한 힘!
- 풍속계 단위의 경우 풍속은 일반적으로 시간당 마일 (mi / hr 또는 일상 용어로 MPH) 또는 시간당 킬로미터이지만 SI 단위는 초당 미터 (m / s)입니다. MPH에서 m / s 로의 빠른 변환에 관심이 있다면 약 2/4로 나눕니다.
(1 \ text {mi / hr}) = (\ text {mi} / 1,609 \ text {m}) (3600 \ text {s / hr}) = 0.447 \ text {m / s}
풍속계의 유형
풍속계가 무엇인지 이미 알고 있습니다. 그러나 세분화 된 수준에서 사람들이 풍속을 측정하는 장치는 무엇입니까?
- 컵 및 프로펠러 :이것은 가장 널리 사용되는 풍속계 유형이며 쉽게 만들 수 있습니다. 풍속이 낮고 비가 내리면 문제가 발생할 수 있습니다.
- 피토관 :이들은 항공기 및 실험실의 "풍동"에서 사용됩니다.
- 원통 또는 구 드래그 :이것은 흔하지는 않지만 언급해야합니다.
- 소산 풍속계 :이들은 특히 견고한 버전입니다.
- 음속 풍속계 :이들은 비싸고 가정용이 아니지만 빠르고 안정적입니다.
때로는 풍향이 주요 관심사이며 속도는 덜 중요합니다. 이를 염두에두고 공항에는 곧 일어날 날씨에 대해 많은 것을 알려주는 바람 양말이 있습니다. 예를 들어 북서쪽에서 불어 오는 바람 (북서풍)은 일반적으로 더 시원하고 건조한 날씨를 의미하는 반면 남동풍은 종종 더 따뜻하고 습한 공기를 가져옵니다.
풍속계의 작동 원리
그만큼컵과 프로펠러풍속계의 스타일은 언급했듯이 가장 일반적인 유형입니다. 다행스럽게도 그 작동은 설명하기 쉽습니다. 바람이 프로펠러의 팔을 회전시키면서 컵은 알려진 반경의 원 (2 중앙로드의 스핀은 알려진 시간에 프로펠러 암 길이의 π 곱하기 또는 원주) 계산. 시간으로 나눈 총 거리 (회전 x 원주)는 풍속입니다.
다른 종류의 풍속계는 더 복잡한 방식으로 풍속을 결정합니다. ㅏ열선 풍속계공기보다 따뜻한 온도로 가열 된 물체 위로 공기가 흐를 때 대류를 통해 열이 제거되면서 물체가 냉각된다는 사실을 사용합니다.
열선 풍속계에서는 전기적으로 데워진 금속선이 바람에 노출되고 전선 끝의 온도를 일정하게 유지하기 위해 전력이 증가 또는 감소합니다. 따라서 풍속이 높을수록 열 평형을 유지하는 데 더 많은 전력이 필요합니다.
공기압 측정 – 자체적으로기압계– 풍속 계산에도 사용할 수 있습니다. 예를 들어 관형 풍속계는 한쪽 끝만 열려있는 유리관 내부의 기압을 측정합니다. 풍속은 튜브 내부와 외부의 압력 차로 계산할 수 있습니다.
- 일반 항목에서 자신 만의 풍속계를 직접 만들어보고 싶다면 리소스에서 수행 방법에 대한 예제를 제공합니다.
기타 풍속계 용도: 스포츠
주자가 한 방향으로 이동하는 야외 국제 트랙 대회의 러닝 이벤트에서 바람은 경쟁자를 돕거나 방해 할 수 있으며 더 나은 시간을 만들어 낼 수 있습니다. 이러한 이유로 풍속계는 이러한 이벤트 동안 트랙 사이드에 배치됩니다. 새로운 기록 설정을위한 주자 방향의 최대 허용 순 풍속은 2.0m / s이며, 따라서 풍속계가 레이스 중 언제라도이 값을 초과하면 마크는 기록 할 수 없습니다. 목적.
이전 섹션에서 시간당 마일 (MPH) 단위의 풍속은 m / s 단위의 두 배보다 약간 더 많다는 것을 알고 있습니다. 따라서 일상적인 기준으로 상당히 겸손한 것으로 간주되는 5MPH의 바람은 "진정한"인간 성취의 영역을 벗어난 표식을 렌더링하기에 충분한 부스트를 제공하기에 충분합니다. 10 초 미만의 레이스에서 이전에 누구보다 0.01 초 더 빨리 마칠 때 모든 요소가 중요합니다. 이제 풍속계는 말할 것도없고 현대적인 타이밍 장비가없는 트랙을 상상해보십시오!