Når vi snakker om vind, kan det hende mange forskjellige bilder kommer til å tenke seg. Vind tar mange former, fra en mild drageflygende sommerbris til en takrivende orkan. Et vindmåler måler vindhastighet, men hvordan oversettes vindens hastighet til kraft?
Kraft, vind og trykk
Kraft, generelt definert som et trykk eller trekk, kan beregnes ved hjelp av formelen kraft er lik gang ganger akselerasjon (F = ma). Vind skyver og trekker også, vanligvis med større kraft når du beveger deg raskere. Trykk er lik kraft delt på areal. I hovedsak bruker vind kraft mot et område som en vegg, et tak eller en person.
Måle vind
Vindmålere måler vind. Selv om det finnes forskjellige typer vindmålere, snur den som oftest brukes med vinden. Svingningshastigheten oversettes til vindhastighet og vindtrykk. Fordi vindhastigheten svinger, brukes et gjennomsnittlig antall svinger over kort tid for å beregne vindhastigheten. Vindhastighet vil oftest bli rapportert i miles per time (mph), kilometer per time (kph) eller Beaufort-skala, men det kan også rapporteres som knuter, fot per sekund (f / s) eller meter per sekund (m / s) ). Flere online-programmer vil konvertere vindhastighet fra en enhet til en annen.
Beregning av kraft basert på vindhastighet
Beregning av vindkraft krever luftmasse og akselerasjon av vind. Den gjennomsnittlige tettheten av en luftmasse på havnivå tilsvarer omtrent 1,229 kilo per kubikkmeter. Arealet vinden treffer måles i dette tilfellet i kvadratmeter. Massen av luft som treffer en overflate er da lik lufttetthet ganger areal. Akselerasjonen (a) tilsvarer kvadratet av vindhastigheten i meter per sekund (m / s).
Bruk formelen kraft (F) er lik masse (m) ganger akselerasjon (a) for å beregne kraften i Newton (N). Én Newton tilsvarer en kilogram-meter per sekund i kvadrat (kg-m / s2).
Sørg for å bruke de samsvarende enhetene. I denne beregningen tilsvarer den gjennomsnittlige lufttettheten ved havnivå 1,229 kilo per kubikkmeter (kg / m3). Arealet med luftpåvirkning er lik 1 kvadratmeter. For å beregne kraften til en vind på 5 kilometer per time, må du først konvertere vindhastigheten til meter per sekund. Å bruke en online omformer viser at 5 mph tilsvarer 2,24 m / s.
Utfylling av formelkraften er lik luftmasse (Am) ganger vindhastighet i kvadrat:
F = A_m \ timesd a ^ 2
gir denne beregningen:
F = (1 \ text {m} ^ 2) \ times (1.229 \ text {kg / m} ^ 3) \ times (2.24 \ text {m / s}) ^ 2 = 6.17 \ text {N}
Fullføring av matematikken viser at F = 6,17 kg-m / s2 eller 6.17 N. Så, en bris på 5 miles i timen ville ha akkurat nok kraft til å løfte en standard drage.