Ao falar sobre o vento, muitas imagens diferentes podem vir à mente. O vento assume muitas formas, desde uma amena brisa de verão empinando pipas até um furacão que destrói o telhado. Um anemômetro mede a velocidade do vento, mas como a velocidade do vento se traduz em força?
Força, Vento e Pressão
A força, geralmente definida como empurrão ou puxão, pode ser calculada usando a fórmula força igual a massa vezes aceleração (F = ma). O vento também empurra e puxa, geralmente com maior força quando se move mais rápido. Pressão é igual à força dividida pela área. Essencialmente, o vento aplica força contra uma área como uma parede, um telhado ou uma pessoa.
Medindo Vento
Anemômetros medem o vento. Embora existam diferentes tipos de anemômetros, aquele que é mais comumente usado gira com o vento. A taxa de curvas se traduz em velocidade e pressão do vento. Como a velocidade do vento flutua, um número médio de voltas em um curto período de tempo é usado para calcular a velocidade do vento. A velocidade do vento será mais comumente relatada em milhas por hora (mph), quilômetros por hora (kph) ou escala de Beaufort, mas também pode ser relatada como nós, pés por segundo (f / s) ou metros por segundo (m / s ) Vários programas online converterão a velocidade do vento de uma unidade para outra.
Calculando a força com base na velocidade do vento
Calcular a força do vento requer a massa de ar e a aceleração do vento. A densidade média de uma massa de ar ao nível do mar é igual a aproximadamente 1,229 quilogramas por metro cúbico. A área atingida pelo vento é medida, neste caso, em metros quadrados. A massa de ar que atinge a superfície é então igual à densidade do ar vezes a área. A aceleração (a) é igual ao quadrado da velocidade do vento em metros por segundo (m / s).
Use a fórmula força (F) igual a massa (m) vezes a aceleração (a) para calcular a força em Newtons (N). Um Newton é igual a um quilograma-metro por segundo ao quadrado (kg-m / s2).
Certifique-se de usar as unidades correspondentes. Neste cálculo, a densidade média do ar ao nível do mar é igual a 1,229 quilogramas por metro cúbico (kg / m3). A área de impacto do ar é igual a 1 metro quadrado. Para calcular a força do vento de 5 milhas por hora, primeiro converta a velocidade do vento em metros por segundo. O uso de um conversor online mostra que 5 mph é igual a 2,24 m / s.
Preenchendo a fórmula, a força é igual à massa de ar (Am) vezes a velocidade do vento ao quadrado:
F = A_m \ timesd a ^ 2
dá este cálculo:
F = (1 \ texto {m} ^ 2) \ vezes (1,229 \ texto {kg / m} ^ 3) \ vezes (2,24 \ texto {m / s}) ^ 2 = 6,17 \ texto {N}
A conclusão da matemática mostra que F = 6,17 kg-m / s2 ou 6,17 N. Então, uma brisa de 5 milhas por hora teria força suficiente para levantar uma pipa padrão.