Inhoud
Wanneer we het over wind hebben, kunnen veel verschillende beelden te binnen schieten. Wind neemt vele vormen aan, van een zwoele vliegerige zomerbries tot een dak-rippende orkaan. Een windmeter meet de windsnelheid, maar hoe vertaalt de windsnelheid zich naar kracht?
Kracht, wind en druk
Kracht, meestal gedefinieerd als een duw of trek, kan worden berekend met behulp van de formule kracht is gelijk aan massa maal versnelling (F = ma). Wind duwt en trekt ook, meestal met grotere kracht bij sneller bewegen. Druk is gelijk aan kracht gedeeld door oppervlakte. In wezen oefent wind kracht uit op een gebied zoals een muur, een dak of een persoon.
Wind meten
Anemometers meten wind. Hoewel er verschillende soorten anemometers bestaan, draait degene die het meest wordt gebruikt mee met de wind. De snelheid van bochten vertaalt zich in windsnelheid en winddruk. Omdat de windsnelheid fluctueert, wordt een gemiddeld aantal beurten over een korte tijd gebruikt om de windsnelheid te berekenen. Windsnelheid wordt meestal gerapporteerd in mijl per uur (mph), kilometer per uur (km / uur) of Beaufort-schaal, maar het kan ook worden gerapporteerd als knopen, voet per seconde (f ÷ s of f / s) of meter per seconde (m ÷ s of m / s). Verschillende online programma's zullen de windsnelheid van de ene naar de andere eenheid omzetten.
Kracht berekenen op basis van windsnelheid
Het berekenen van de windkracht vereist de luchtmassa en de versnelling van de wind. De gemiddelde dichtheid van een massa lucht op zeeniveau is gelijk aan ongeveer 1,229 kilogram per kubieke meter. Het gebied dat de wind raakt, wordt in dit geval in vierkante meters gemeten. De massa lucht die een oppervlak raakt is dan gelijk aan luchtdichtheid maal oppervlakte. De versnelling (a) is gelijk aan het kwadraat van de windsnelheid in meters per seconde (m / s).
Gebruik de formule kracht (F) is gelijk aan massa (m) maal versnelling (a) om de kracht in Newton (N) te berekenen. Eén Newton is gelijk aan één kilogrammeter per seconde in het kwadraat (kg-m / s2).
Gebruik de overeenkomende eenheden. In deze berekening is de gemiddelde luchtdichtheid op zeeniveau 1.229 kilogram per kubieke meter (kg / m3). Het gebied van luchtinslag is gelijk aan 1 vierkante meter. Om de kracht van een wind van 5 mijl per uur te berekenen, moet u eerst de windsnelheid omrekenen naar meters per seconde. Het gebruik van een online converter laat zien dat 5 mph gelijk is aan 2,24 m / s.
Het invullen van de formulekracht is gelijk aan luchtmassa (Am) maal windsnelheid in het kwadraat (F = Amx2) geeft deze berekening:
F = (1 m2) × × 2.
Het voltooien van de wiskunde laat zien dat F = 6,17 kg-m / s2 of 6.17 N. Dus een briesje van 5 mijl per uur zou net voldoende kracht hebben om een standaardvlieger op te tillen.