Als we het over wind hebben, kunnen er veel verschillende beelden in je opkomen. Wind neemt vele vormen aan, van een zwoele vliegervliegende zomerbries tot een orkaan die over het dak raast. Een anemometer meet de windsnelheid, maar hoe vertaalt de windsnelheid zich in kracht?
Kracht, wind en druk
Kracht, over het algemeen gedefinieerd als duwen of trekken, kan worden berekend met behulp van de formule kracht is gelijk aan massa maal versnelling (F = ma). Wind duwt en trekt ook, over het algemeen met grotere kracht als hij sneller beweegt. Druk is gelijk aan kracht gedeeld door oppervlakte. In wezen oefent wind kracht uit tegen een gebied zoals een muur, een dak of een persoon.
Wind meten
Anemometers meten wind. Hoewel er verschillende soorten windmeters bestaan, draait degene die het meest wordt gebruikt met de wind mee. De snelheid van bochten vertaalt zich in windsnelheid en winddruk. Omdat de windsnelheid fluctueert, wordt een gemiddeld aantal windingen over een korte tijd gebruikt om de windsnelheid te berekenen. Windsnelheid wordt meestal weergegeven in mijl per uur (mph), kilometer per uur (kph) of de schaal van Beaufort, maar het kan ook worden gerapporteerd als knopen, voet per seconde (f/s) of meter per seconde (m/s). ). Verschillende online programma's zullen de windsnelheid van de ene eenheid naar de andere converteren.
Kracht berekenen op basis van windsnelheid
Het berekenen van de windkracht vereist de luchtmassa en de versnelling van de wind. De gemiddelde dichtheid van een luchtmassa op zeeniveau is ongeveer 1.229 kilogram per kubieke meter. Het gebied dat de wind raakt, wordt gemeten, in dit geval in vierkante meters. De luchtmassa die een oppervlak raakt, is dan gelijk aan luchtdichtheid maal oppervlakte. De versnelling (a) is gelijk aan het kwadraat van de windsnelheid in meter per seconde (m/s).
Gebruik de formule kracht (F) is gelijk aan massa (m) maal versnelling (a) om de kracht in Newton (N) te berekenen. Eén Newton is gelijk aan één kilogram-meter per seconde kwadraat (kg-m/s2).
Zorg ervoor dat u de bijpassende eenheden gebruikt. In deze berekening is de gemiddelde luchtdichtheid op zeeniveau gelijk aan 1.229 kilogram per kubieke meter (kg/m3). Het gebied van luchtinslag is gelijk aan 1 vierkante meter. Om de kracht van een wind van 5 mijl per uur te berekenen, converteert u eerst de windsnelheid naar meters per seconde. Het gebruik van een online converter laat zien dat 5 mph gelijk is aan 2,24 m/s.
Het invullen van de formule kracht is gelijk aan luchtmassa (Am) maal windsnelheid in het kwadraat:
F=A_m\timesd a^2
geeft deze berekening:
F = (1\text{ m}^2) \times (1.229\text{ kg/m}^3) \times (2.24\text{ m/s})^2=6.17\text{ N}
Het invullen van de wiskunde laat zien dat F = 6,17 kg-m/s2 of 6.17 N. Dus een briesje van 5 mijl per uur zou net genoeg kracht hebben om een standaard vlieger op te tillen.