Sisältö
Kun puhutaan tuulesta, mieleen saattaa tulla monia erilaisia kuvia. Tuuli esiintyy monissa muodoissa, leutoa leijaa lentävästä kesätuulesta kattoa ripustavaan hurrikaaniin. Anemometri mittaa tuulen nopeutta, mutta miten tuulen nopeus kääntyy voimaan?
Voima, tuuli ja paine
Voima, yleensä määritelty työntö- tai vetovoimaksi, voidaan laskea kaavalla voima, joka on yhtä suuri kuin massa kertaa kiihtyvyys (F = ma). Tuuli myös työntää ja vetää, yleensä suuremmalla voimalla nopeammin liikkuessa. Paine on yhtä suuri kuin voima jaettuna alueella. Pohjimmiltaan tuuli kohdistaa voimaa sellaiseen alueeseen kuin seinä, katto tai henkilö.
Tuulen mittaus
Anemometrit mittaavat tuulta. Vaikka on olemassa erityyppisiä anemometrejä, se on yleisimmin käytetty kääntyy tuulen mukana. Kääntymisnopeus muuntuu tuulen nopeudeksi ja tuulen paineeksi. Koska tuulen nopeus vaihtelee, tuulen nopeuden laskemiseksi käytetään keskimääräistä käännösten lukumäärää lyhyessä ajassa. Tuulen nopeus ilmoitetaan yleisimmin mailia tunnissa (mph), kilometrejä tunnissa (km / h) tai Beaufortin asteikkoa, mutta se voidaan ilmoittaa myös solmuina, jaloina sekunnissa (f ÷ tai f / s) tai metreinä sekunnissa toinen (m ÷ tai m / s). Useat verkko-ohjelmat muuntavat tuulen nopeuden yksiköstä toiseen.
Voiman laskeminen tuulen nopeuden perusteella
Tuulen voiman laskeminen edellyttää ilman massaa ja tuulen kiihtyvyyttä. Ilmamassan keskimääräinen tiheys merenpinnan tasolla on noin 1,229 kiloa kuutiometriä kohti. Alue, jota tuuli osuu, mitataan tässä tapauksessa neliömetrinä. Pintaan iskevän ilman massa on sitten yhtä suuri kuin ilman tiheys kertaa pinta-ala. Kiihtyvyys (a) on yhtä suuri kuin tuulen nopeus neliö metreinä sekunnissa (m / s).
Laske voima newtonina (N) käyttämällä kaavan voimaa (F), joka on yhtä suuri kuin massa (m) ja kiihtyvyys (a). Yksi Newton on yhtä kilogrammaa metriä sekunnissa neliö (kg-m / s)2).
Muista käyttää sopivia yksiköitä. Tässä laskelmassa keskimääräinen ilman tiheys merenpinnan tasolla on 1,229 kiloa kuutiometriä kohti (kg / m)3). Ilmaiskun pinta-ala on yhtä neliömetriä. Laskeaksesi 5 mailin tunnissa olevan tuulen voiman muunna tuulen nopeus ensin metreiksi sekunnissa. Online-muuntimen käyttö osoittaa, että 5 mph vastaa 2,24 m / s.
Kaavan voiman täyttäminen on yhtä suuri kuin ilman massa (Am) kertaa tuulen nopeuden neliö (F = Amxa2) antaa tämän laskelman:
F = (1 m2) × × 2.
Matematiikan suorittaminen osoittaa, että F = 6,17 kg-m / s2 tai 6,17 N. Joten 5 mailin tunnissa olevalla tuulen voimalla olisi vain tarpeeksi voimaa normaalin leijan nostamiseksi.