Când vorbești despre vânt, îți pot veni în minte multe imagini diferite. Vântul ia multe forme, de la o briză de vară plină de zmeu, care zboară până la un uragan care rupe acoperișul. Un anemometru măsoară viteza vântului, dar cum se traduce viteza vântului în vigoare?
Forța, vântul și presiunea
Forța, în general definită ca împingere sau tracțiune, poate fi calculată folosind formula forței este egală cu masa ori accelerația (F = ma). Vântul împinge și trage, de asemenea, cu o forță mai mare atunci când se mișcă mai repede. Presiunea este egală cu forța împărțită la suprafață. În esență, vântul aplică forța asupra unei zone precum un perete, un acoperiș sau o persoană.
Măsurarea vântului
Anemometrele măsoară vântul. Deși există diferite tipuri de anemometre, cel care este cel mai frecvent utilizat se întoarce odată cu vântul. Rata virajelor se traduce prin viteza vântului și presiunea vântului. Deoarece viteza vântului fluctuează, pentru calcularea vitezei vântului se folosește un număr mediu de viraje pe o perioadă scurtă de timp. Viteza vântului va fi raportată cel mai frecvent în mile pe oră (mph), în kilometri pe oră (kph) sau în scara Beaufort, dar poate fi raportată și ca noduri, picioare pe secundă (f / s) sau metri pe secundă (m / s ). Mai multe programe online vor converti viteza vântului de la o unitate la alta.
Calculul forței pe baza vitezei vântului
Calculul forței vântului necesită masa aerului și accelerarea vântului. Densitatea medie a unei mase de aer la nivelul mării este egală cu aproximativ 1,229 kilograme pe metru cub. Aria în care bate vântul este măsurată, în acest caz, în metri pătrați. Masa de aer care lovește o suprafață este egală cu densitatea aerului ori cu aria. Accelerația (a) este egală cu pătratul vitezei vântului în metri pe secundă (m / s).
Folosiți formula forță (F) egală cu masa (m) ori accelerația (a) pentru a calcula forța în Newtoni (N). Un Newton este egal cu un kilogram-metru pe secundă pătrat (kg-m / s2).
Asigurați-vă că utilizați unitățile potrivite. În acest calcul, densitatea medie a aerului la nivelul mării este egală cu 1,229 kilograme pe metru cub (kg / m3). Suprafața impactului aerului este egală cu 1 metru pătrat. Pentru a calcula forța unui vânt de 5 mile pe oră, convertiți mai întâi viteza vântului în metri pe secundă. Utilizarea unui convertor online arată că 5 mph este egal cu 2,24 m / s.
Completarea formulei forță este egală cu masa de aer (Am) ori viteza vântului la pătrat:
F = A_m \ timesd a ^ 2
oferă acest calcul:
F = (1 \ text {m} ^ 2) \ times (1.229 \ text {kg / m} ^ 3) \ times (2.24 \ text {m / s}) ^ 2 = 6.17 \ text {N}
Completarea matematicii arată că F = 6,17 kg-m / s2 sau 6,17 N. Deci, o briză de 5 mile pe oră ar avea doar suficientă forță pentru a ridica un zmeu standard.