Runājot par vēju, var ienākt prātā daudz dažādu attēlu. Vējš izpaužas dažādos veidos, sākot ar baltu pūķi, kas peld ar vasaras brīzi, līdz viesuļvētrai, kas plosās jumtu. Anemometrs mēra vēja ātrumu, bet kā vēja ātrums pārvēršas spēkā?
Spēks, vējš un spiediens
Spēku, ko parasti definē kā grūdienu vai vilkšanu, var aprēķināt, izmantojot formulu spēks vienāds ar masas reizinājumu ar paātrinājumu (F = ma). Vējš arī stumj un velk, parasti ar lielāku spēku, pārvietojoties ātrāk. Spiediens ir vienāds ar spēku, dalīts ar laukumu. Būtībā vējš pieliek spēku tādai vietai kā siena, jumts vai cilvēks.
Vēja mērīšana
Anemometri mēra vēju. Lai gan pastāv dažādi anemometru veidi, tas, ko visbiežāk izmanto, pagriežas ar vēju. Pagriezienu ātrums izpaužas kā vēja ātrums un vēja spiediens. Tā kā vēja ātrums svārstās, vēja ātruma aprēķināšanai tiek izmantots vidējais pagriezienu skaits īsā laikā. Vēja ātrums visbiežāk tiks ziņots jūdzēs stundā (mph), kilometros stundā (kph) vai Boforta skalā, bet to var paziņot arī kā mezglus, pēdas sekundē (f / s) vai metrus sekundē (m / s) ). Vairākas tiešsaistes programmas pārveidos vēja ātrumu no vienas vienības uz otru.
Spēka aprēķināšana, pamatojoties uz vēja ātrumu
Vēja spēka aprēķināšanai nepieciešama gaisa masa un vēja paātrinājums. Gaisa masas vidējais blīvums jūras līmenī ir aptuveni 1,229 kilogrami uz kubikmetru. Platība, kuru ietekmē vējš, šajā gadījumā tiek mērīta kvadrātmetros. Gaisa masa, kas skar virsmu, ir vienāda ar gaisa blīvuma un laukuma laukumu. Paātrinājums (a) ir vienāds ar vēja ātruma kvadrātu metros sekundē (m / s).
Izmantojiet formulu spēks (F), kas vienāds ar masu (m) un paātrinājumu (a), lai aprēķinātu spēku niutonos (N). Viens Ņūtons ir vienāds ar vienu kilogrammetru sekundē kvadrātā (kg-m / s2).
Noteikti izmantojiet atbilstošās vienības. Šajā aprēķinā vidējais gaisa blīvums jūras līmenī ir vienāds ar 1,229 kilogramiem uz kubikmetru (kg / m3). Gaisa trieciena laukums ir vienāds ar 1 kvadrātmetru. Lai aprēķinātu 5 jūdžu stundā vēja spēku, vispirms konvertējiet vēja ātrumu metros sekundē. Izmantojot tiešsaistes pārveidotāju, redzams, ka 5 jūdzes stundā vienāds ar 2,24 m / s.
Formulas spēka aizpildīšana ir vienāda ar gaisa masu (Am) reizes vēja ātrums kvadrātā:
F = A_m \ timesd a ^ 2
sniedz šo aprēķinu:
F = (1 \ teksts {m} ^ 2) \ reizes (1,229 \ teksts {kg / m} ^ 3) \ reizes (2,24 \ teksts {m / s}) ^ 2 = 6,17 \ teksts {N}
Pabeidzot matemātiku, redzams, ka F = 6,17 kg-m / s2 vai 6,17 N. Tātad, 5 jūdzes stundā brīzei pietiks spēka, lai paceltu standarta pūķi.