Περιεχόμενο
Όταν μιλάμε για τον άνεμο, πολλές διαφορετικές εικόνες μπορεί να έρθουν στο νου. Ο άνεμος παίρνει πολλές μορφές, από ένα ζεστό καλοκαιρινό αεράκι σε έναν τυφώνα που κόβει την οροφή. Ένα ανεμόμετρο μετρά την ταχύτητα του ανέμου, αλλά πώς μεταφράζεται η ταχύτητα του ανέμου σε ισχύ;
Δύναμη, Αέρας και Πίεση
Η δύναμη, που γενικά ορίζεται ως ώθηση ή έλξη, μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τη δύναμη του τύπου που αντιστοιχεί στην επιτάχυνση της μάζας (F = ma). Ο άνεμος επίσης ωθεί και τραβά, γενικά με μεγαλύτερη δύναμη όταν κινείται πιο γρήγορα. Η πίεση ισούται με τη δύναμη που διαιρείται με την περιοχή. Ουσιαστικά, ο άνεμος εφαρμόζει τη δύναμη σε μια περιοχή όπως ένας τοίχος, μια στέγη ή ένα άτομο.
Μέτρηση του ανέμου
Ανεμόμετρα μετρούν τον άνεμο. Παρόλο που υπάρχουν διαφορετικοί τύποι ανεμόμετρων, αυτό που χρησιμοποιείται πιο συχνά χρησιμοποιείται από τον άνεμο. Ο ρυθμός στροφών μεταφράζεται σε ταχύτητα ανέμου και πίεση αέρα. Επειδή η ταχύτητα ανέμου κυμαίνεται, χρησιμοποιείται ένας μέσος αριθμός στροφών για μικρό χρονικό διάστημα για τον υπολογισμό της ταχύτητας του ανέμου. Η ταχύτητα ανέμου θα αναφέρεται συχνότερα σε μίλια ανά ώρα (mph), χιλιόμετρα ανά ώρα (kph) ή κλίμακα Beaufort, αλλά μπορεί επίσης να αναφέρεται ως κόμβοι, πόδια ανά δευτερόλεπτο (f ÷ s ή f / s) ή μέτρα ανά δεύτερο (m ÷ s ή m / s). Πολλά προγράμματα σε απευθείας σύνδεση θα μετατρέψουν την ταχύτητα του ανέμου από τη μία μονάδα στην άλλη.
Υπολογισμός της δύναμης με βάση την ταχύτητα ανέμου
Ο υπολογισμός της δύναμης του ανέμου απαιτεί τη μάζα του αέρα και την επιτάχυνση του ανέμου. Η μέση πυκνότητα μιας μάζας αέρα στην επιφάνεια της θάλασσας ισούται περίπου με 1.229 χιλιόγραμμα ανά κυβικό μέτρο. Η περιοχή που χτυπάει ο άνεμος μετράται, σε αυτή την περίπτωση, σε τετραγωνικά μέτρα. Η μάζα του αέρα που χτυπά μια επιφάνεια, τότε ισούται με την περιοχή της πυκνότητας του αέρα. Η επιτάχυνση (α) ισούται με το τετράγωνο της ταχύτητας του ανέμου σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s).
Χρησιμοποιήστε τη δύναμη του τύπου (F) ισούται με τη μάζα (m) φορές την επιτάχυνση (a) για να υπολογίσετε τη δύναμη σε Newton (N). Ένα Newton ισούται με ένα χιλιόμετρο ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο (kg-m / s2).
Βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε τις αντίστοιχες μονάδες. Στον υπολογισμό αυτό, η μέση πυκνότητα αέρα στην επιφάνεια της θάλασσας ισούται με 1.229 χιλιόγραμμα ανά κυβικό μέτρο (kg / m3). Η περιοχή της πρόσκρουσης αέρα ισούται με 1 τετραγωνικό μέτρο. Για να υπολογίσετε τη δύναμη ενός ανέμου 5 μιλίων ανά ώρα, μετατρέψτε πρώτα την ταχύτητα ανέμου σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Χρησιμοποιώντας ένα μετατροπέα σε απευθείας σύνδεση δείχνει ότι 5 mph ισοδυναμεί με 2,24 m / s.
Η πλήρωση της δύναμης του τύπου είναι ίση με την μάζα αέρα (ΑΜ) φορές ταχύτητα ανέμου τετράγωνο (F = AΜxa2) δίνει αυτόν τον υπολογισμό:
F = (1 m2) × × 2.
Η συμπλήρωση των μαθηματικών δείχνει ότι F = 6,17 kg-m / s2 ή 6,17 Ν. Έτσι, ένα αεράκι 5 μιλίων ανά ώρα θα είχε αρκετή δύναμη για να σηκώσει έναν τυποποιημένο χαρταετό.