Anemometre Nasıl Çalışır?

Garip bir kelime olsa da,anemometredünyadaki en temel hava istasyonlarında bulunan basit ama şaşırtıcı derecede çok yönlü bir alete atıfta bulunur. Yunancadan tercümesi açıktır: "anem-" "rüzgar"ın köküdür ve "metre" (genel olarak nicelik olarak değil) "ölçü" anlamına gelir.

"Hava" kelimesinin kendisini düşündüğünüzde, uzayda yaşamıyorsanız, aklınıza gelen ilk kelimelerden veya duyusal imgelerden biri neredeyse kesindir.rüzgar,feci hasara neden olabilen, ancak hemen hemen herkesin aziz bir parçası olmaya devam eden bir fenomen. fenomenin erişimini keşfeden şiir ve edebiyat topları ise yaşam deneyimi güvenilir.

Güvenlik, eğlence planlaması ve sade merak nedeniyle, herhangi bir zamanda havanın hızını veya en azından estiği yönü bilmek Herhangi bir nedenle, bunu kendi duyularınızla algılamak için dışarı çıkamıyorsanız - bölgenizde veya yakında seyahat etmeyi düşündüğünüz bir yerde, yararlı bilgilerdir. aslında. Bu amaç için birçok farklı anemometre türü mevcuttur, bunlardan bazıları rüzgar hızını dolaylı olarak ölçmek için özellikle akıllı yöntemlere dayanır.

Küçük bir çocuk, Dünya'nın ekvatorda saatte 1.000 mil hızla ve 40 derece enlemde (yaklaşık olarak) saatte yaklaşık 800 mil hızla döndüğünü söyledi. ABD nüfusunun çoğunun merkezde olduğu yerde), rüzgarın, görünüşte imkansız olan bir nesnenin basit bir şekilde kamçılanmasından geldiğini varsayabilir. hızlar. Bu sezgisel bir anlam ifade etse de, gerçek resim çok daha karmaşıktır ancak aynı zamanda rüzgarın kendisiyle ilgili ancak ondan bağımsız hava olayları hakkında değerli öğretim noktaları sunar.

Güneş, Dünya'daki pek çok süreç için nihai enerji kaynağıdır ve rüzgar da bir istisna değildir. Rüzgar, esas olarak, güneşten farklı miktarlarda ısıyı emen Dünya yüzeyinin farklı bölümlerinden kaynaklanır. Bu enerji rüzgar olarak ifade edilir.konveksiyon,bir akışkan içinde hareket yoluyla ısı transferi. Daha sıcak hava, daha soğuk hava alçalırken yükselme eğilimi gösterir ve farklı sıcaklıklara sahip bitişik hava bölgeleri arasında sürekli olarak dönen hava alışverişlerini kurar.

Rüzgar, dünya çapında ünlü hava nehirlerine benzeyen iyi bilinen "akarsularda" dolaşır: jet akımları, ticaret rüzgarları, kutup jetleri. Rüzgarlar, belirli köken kaynaklarına göre şu şekilde sınıflandırılır:jeostrofik rüzgarlar, termal rüzgarlarveyagradyan rüzgarları​.

Havanın kütlesi vardır, bu nedenle diğer herhangi bir nesne gibi hareket eden havanın kinetik enerjisini hesaplamak mümkündür. için denklemkinetik enerjiKE = (1/2)mv'dir² neredev= hız. (Rüzgar hızı nadiren uzun süre sabittir, bu nedenle anlamlı veriler üretmek için rüzgar hızının genellikle kısa zaman aralıklarında ortalaması alınır.)

Belirli bir hava hacminin kütlesi, yoğunluğu çarpı hacmi veya ρV'dir. Ama rüzgarlagüç,veya birim zaman başına enerji, ilgilenilen değişken "rüzgar kütle akışı" veya türbinin A kesit alanı (genellikle bir daire) boyunca ne kadar havanın aktığıdır.rüzgar enerjisi denklemiolduğu ortaya çıkıyor

yani güç, rüzgar hızının küpü ile artar. Bu, 30 MPH'lik bir rüzgarın 10³ = ​bin defa10 MPH'lik bir rüzgar kadar güç!

• Anemometre birimlerine gelince, SI birimleri saniyede metre (m/s) olsa da, rüzgar hızı genellikle saatte mil (mi/saat veya günlük tabirle MPH) veya saatte kilometredir. MPH'den m/s'ye hızlı bir dönüşüm yapmakla ilgileniyorsanız, yaklaşık iki buçuk'a bölün:

Bir anemometrenin "ne olduğunu" zaten biliyorsunuz. Ancak ayrıntılı düzeyde, insanlar rüzgar hızını ne tür cihazlarla ölçer?

• ​Bardaklar ve pervaneler:Bu, en yaygın kullanılan anemometre türüdür ve yapımı kolaydır. Düşük rüzgar hızlarında ve donan yağmurda sorunlar ortaya çıkabilir.
• ​Pitot tüpü:Bunlar uçaklarda ve laboratuvarlarda "rüzgar tünellerinde" kullanılır.
• ​Silindiri veya küreyi sürükleyin:Bunlar yaygın değildir, ancak bahsetmeye değer.
• ​Dağılma anemometresi:Bunlar özellikle sağlam versiyonlardır.
• ​Ses hızı anemometresi:Bunlar pahalıdır ve ev kullanımı için değildir, ancak hızlı ve güvenilirdir.
  

Bazen rüzgar yönü, hız daha az önemli olmakla birlikte, ana endişe kaynağıdır. Bunu akılda tutarak, havaalanlarında yakında gerçekleşecek hava durumu hakkında çok şey söyleyen rüzgar çorapları bulunur. Örneğin, kuzeybatıdan esen bir rüzgar (bir KB rüzgarı) genellikle daha soğuk, daha kuru hava anlamına gelirken, Güneydoğu rüzgarı genellikle daha sıcak ve daha nemli hava getirir.

fincan ve pervaneanemometre tarzı, belirtildiği gibi, en yaygın tiptir; tesadüfen, işleyişini açıklamak kolaydır. Rüzgar pervanenin kolunu döndürürken, fincanlar rüzgarı "yakalar" yarıçapı bilinen bir daire boyunca dönerler (2 çarpı π çarpı pervane kolunun uzunluğunun veya çevresinin) bilinen bir zamanda, merkezi çubuğun dönüşleri sayıldı. Toplam mesafenin (devir çarpı çevre) zamana bölümü rüzgar hızıdır.

Diğer anemometre türleri, rüzgar hızını daha ilgili yollarla belirler. birsıcak telli anemometreHava, havadan daha yüksek bir sıcaklığa kadar ısıtılan bir nesnenin üzerinden geçtiğinde, ısı konveksiyon yoluyla uzaklaştırılırken nesnenin soğutulacağı gerçeğini kullanır.

Sıcak tel anemometresinde, elektriksel olarak ısıtılmış bir metal tel rüzgara maruz bırakılırken, tel ucundaki sıcaklığı sabit tutmak için güç artırılır veya azaltılır. Böylece rüzgar hızı ne kadar yüksek olursa, termal dengeyi korumak için o kadar fazla güç gerekir.

Hava basıncının ölçülmesi - kendisi, adı verilen bir aletle ölçülür.barometre– rüzgar hızını hesaplamak için de kullanılabilir. Örneğin bir tüp anemometre, yalnızca bir ucu açık olan bir cam tüpün içindeki hava basıncını ölçer. Rüzgar hızı, tüpün içi ile dışı arasındaki basınç farkından hesaplanabilir.

• Sıradan eşyalardan kendi anemometrenizi yapmayı denemek isterseniz, Kaynaklarda nasıl yapılacağına dair bir örnek verilmiştir.

Koşucuların bir net yönde hareket ettiği açık hava uluslararası pist yarışmalarındaki koşu etkinliklerinde, rüzgar rakiplere yardımcı olabilir (veya engelleyebilir) ve üstün zamanlar üretebilir. Bu nedenle bu olaylar sırasında pist kenarına bir anemometre yerleştirilir. Yeni rekorların kırılabilmesi için koşucular yönünde izin verilen maksimum net rüzgar hızı 2,0 m/s'dir, bu nedenle, rüzgar göstergesi yarış sırasında herhangi bir zamanda bu değerin üzerinde okursa, işaret kayıt için uygun değildir. amaçlar.

Önceki bir bölümden, rüzgar hızının mil/saat (MPH) cinsinden m/s cinsinden değerinin iki katından biraz fazla olduğunu biliyorsunuz. Bu nedenle, günlük standartlara göre oldukça mütevazı kabul edilebilecek olan 5 MPH'lik bir rüzgar, "gerçek" insan başarısının dışında bir iz bırakmak için yeterli bir destek sağlamaya yeterlidir. 10 saniyeden daha kısa süren bir yarışta daha önce hiç kimsenin koştuğundan sadece 0,01 saniye daha hızlı bitirirken, her faktör kritiktir. Şimdi, bırakın anemometreleri, modern zamanlama ekipmanı olmadan parkuru hayal edin!