Zawartość
Mówiąc o wietrze, przychodzi na myśl wiele różnych obrazów. Wiatr przybiera różne formy, od letniej bryzy latającego latawca po huragan niszczący dach. Anemometr mierzy prędkość wiatru, ale jak prędkość wiatru przekłada się na siłę?
Siła, wiatr i ciśnienie
Siła, ogólnie definiowana jako pchnięcie lub ciągnięcie, może być obliczona przy użyciu wzoru siła równa masie razy przyspieszenie (F = ma). Wiatr również popycha i ciągnie, zwykle z większą siłą, gdy porusza się szybciej. Ciśnienie jest równe sile podzielonej przez powierzchnię. Zasadniczo wiatr wywiera siłę na powierzchnię, taką jak ściana, dach lub osoba.
Pomiar wiatru
Anemometry mierzą wiatr. Chociaż istnieją różne typy anemometrów, ten, który jest najczęściej używany, obraca się wraz z wiatrem. Szybkość zwojów przekłada się na prędkość i ciśnienie wiatru. Ponieważ prędkość wiatru zmienia się, do obliczenia prędkości wiatru używana jest średnia liczba obrotów w krótkim czasie. Prędkość wiatru najczęściej będzie podawana w milach na godzinę (mph), kilometrach na godzinę (km / h) lub w skali Beauforta, ale może być również podawana jako węzły, stopy na sekundę (f ÷ s lub f / s) lub metry na sekunda (m ÷ s lub m / s). Kilka programów online konwertuje prędkość wiatru z jednej jednostki na drugą.
Obliczanie siły na podstawie prędkości wiatru
Obliczenie siły wiatru wymaga masy powietrza i przyspieszenia wiatru. Średnia gęstość masy powietrza na poziomie morza wynosi około 1,229 kilograma na metr sześcienny. Obszar uderzenia wiatru mierzony jest w tym przypadku w metrach kwadratowych. Masa powietrza uderzającego w powierzchnię równa się następnie powierzchni razy gęstość powietrza. Przyspieszenie (a) równa się kwadratowi prędkości wiatru w metrach na sekundę (m / s).
Użyj wzoru siła (F) równa się masie (m) razy przyspieszenie (a), aby obliczyć siłę w niutonach (N). Jeden Newton to jeden kilogram metr na sekundę do kwadratu (kg-m / s2).
Pamiętaj, aby użyć pasujących jednostek. W tych obliczeniach średnia gęstość powietrza na poziomie morza wynosi 1,229 kilograma na metr sześcienny (kg / m3). Powierzchnia uderzenia powietrza wynosi 1 metr kwadratowy. Aby obliczyć siłę wiatru o prędkości 5 mil na godzinę, najpierw przekonwertuj prędkość wiatru na metry na sekundę. Korzystanie z konwertera online pokazuje, że 5 km / h wynosi 2,24 m / s.
Wypełnienie wzoru siła równa się masie powietrza (Am) razy prędkość wiatru do kwadratu (F = Amxa2) podaje następujące obliczenia:
F = (1 m2) × × 2.
Ukończenie matematyki pokazuje, że F = 6,17 kg-m / s2 lub 6,17 N. Tak więc powiew 5 mil na godzinę miałby siłę wystarczającą do podniesienia standardowego latawca.