Keď hovoríme o vetre, môže ti napadnúť veľa rôznych obrazov. Vietor má rôzne podoby, od letného vánku letiaceho drakom až po strešný hurikán. Anemometer meria rýchlosť vetra, ale ako sa prejaví rýchlosť vetra?
Sila, vietor a tlak
Sila, všeobecne definovaná ako tlak alebo ťah, sa dá vypočítať pomocou vzorca sila sa rovná hmotnosti krát zrýchlenie (F = ma). Vietor tiež tlačí a ťahá, spravidla s väčšou silou pri rýchlejšom pohybe. Tlak sa rovná sile vydelenej plochou. Vietor v zásade pôsobí silou na oblasť ako múr, strecha alebo človek.
Meranie vetra
Anemometre merajú vietor. Aj keď existujú rôzne typy anemometrov, ten, ktorý sa najčastejšie používa, sa otáča vetrom. Rýchlosť zákrut sa premieta do rýchlosti vetra a tlaku vetra. Pretože rýchlosť vetra kolíše, na výpočet rýchlosti vetra sa používa priemerný počet otáčok za krátky čas. Rýchlosť vetra sa najčastejšie udáva v míľach za hodinu (mph), kilometroch za hodinu (km / h) alebo Beaufortovej stupnici, ale môže sa tiež uvádzať ako uzly, stopy za sekundu (f / s) alebo metre za sekundu (m / s) ). Niekoľko online programov prevedie rýchlosť vetra z jednej jednotky na druhú.
Výpočet sily na základe rýchlosti vetra
Výpočet sily vetra vyžaduje hmotnosť vzduchu a zrýchlenie vetra. Priemerná hustota masy vzduchu na hladine mora sa rovná približne 1,229 kilogramu na meter kubický. Plocha, ktorú zasiahne vietor, sa meria, v tomto prípade, v štvorcových metroch. Hmotnosť vzduchu dopadajúceho na povrch sa potom rovná časovej hustote vzduchu. Zrýchlenie (a) sa rovná druhej mocnine rýchlosti vetra v metroch za sekundu (m / s).
Na výpočet sily v Newtonoch (N) použite vzorec sila (F) sa rovná hmotnosti (m) krát zrýchlenie (a). Jeden Newton sa rovná jednomu kilogramu metra za sekundu na druhú (kg-m / s2).
Uistite sa, že používate zodpovedajúce jednotky. Pri tomto výpočte sa priemerná hustota vzduchu na úrovni mora rovná 1,229 kilogramu na meter kubický (kg / m3). Plocha nárazu vzduchu sa rovná 1 meter štvorcový. Ak chcete vypočítať silu vetra s rýchlosťou 5 míľ za hodinu, najskôr prepočítajte rýchlosť vetra na metre za sekundu. Použitie online prevodníka ukazuje, že 5 mph sa rovná 2,24 m / s.
Vyplnenie sily vzorca sa rovná hmotnosti vzduchu (Am) krát rýchlosť vetra na druhú:
F = A_m \ timesd a ^ 2
dáva tento výpočet:
F = (1 \ text {m} ^ 2) \ krát (1,229 \ text {kg / m} ^ 3) \ krát (2,24 \ text {m / s}) ^ 2 = 6,17 \ text {N}
Dokončenie matematiky ukazuje, že F = 6,17 kg-m / s2 alebo 6,17 N. Takže vánok 5 míľ za hodinu by mal dosť sily na to, aby zdvihol štandardného draka.