Садржај
- Одакле долази ветар?
- Физика енергије ветра
- Врсте анемометра
- Како раде анемометри
- Остале употребе анемометра: Спорт
Иако нешто непријатне речи, анемометар односи се на једноставан, али изненађујуће свестран инструмент који се налази у најосновнијим метеоролошким станицама широм света. Превод са грчког је једноставан: „анем-“ је корен „ветра“ и „метра“, што значи (генерално, не као количину) „мере“.
Када размишљате о самој речи "време", осим ако не живите у свемиру, једна од првих речи или сензорних слика која вам падне на памет је готово сигурно ветар, Појава која може нанети катастрофалну штету ипак остаје драгоцени део готово сваког животног искуства, ако се веровати деловима поезије и литературе који истражују домет феномена.
Из разлога безбедности, рекреативног планирања и обичне радозналости, знајући брзину времена у било ком тренутку - или бар смер у којем пуше, ако из неког разлога не можете изаћи напољу да то откријете својим осећањима - у вашем крају, или на месту у које намеравате ускоро да отпутујете, заиста су корисне информације. Много различитих врста анемометра доступно је у ту сврху, неке од њих ослањају се на посебно паметне методе за индиректно мерење брзине ветра.
Одакле долази ветар?
Мало дете је рекло да се Земља врти око 1.000 миља на сат на свом екватору, а око 800 миља на сат на 40 степени географске ширине (отприлике где је већина становништва САД-а), могло би претпоставити да ветар потиче од једноставног бичења око објекта наизглед немогућим брзинама. Иако ово има интуитивног смисла, стварна слика је знатно сложенија, али нуди и вредне поуке о временским појавама везаним за, али независно од самог ветра.
Сунце је врхунски извор енергије за многе процесе на Земљи, а ветар није изузетак. Ветар потиче углавном из различитих делова површине Земље упијајући различите количине топлоте од сунца. Та се енергија изражава као пролаз ветра конвекција, пренос топлоте кретањем у флуиду. Врући ваздух има тенденцију пораста док хладнији ваздух тоне, успостављајући стално ротирајуће размене ваздуха између суседних области ваздуха са различитим температурама.
Ветар кружи широм света у добро познатим „потоцима“ који су попут познатих река ваздуха: млазни токови, трговински ветрови, поларни млазници. Ветрови су категорисани на основу њихових специфичних извора порекла геострофични ветрови, топлотни ветрови или градијентни ветрови.
Физика енергије ветра
Зрак има масу, па је могуће израчунати кинетичку енергију ваздуха у покрету као и било који други објекат. Једначина за кинетичке енергије је КЕ = (1/2) мв2 где в = брзина. (Брзина ветра је ретко константна током дужег времена, па се брзина ветра обично успореди у кратким временским периодима да би се генерисали значајни подаци.)
Маса датог волумена ваздуха је његова густина која је његова запремина или ρВ. Али са ветром снага, или енергије по јединици времена, променљива од интереса је „проток масе ветра“ или колики ваздух тече кроз површину А турбине (често у кругу). Тхе једначина за снагу ветра Испоставило се да је
Пв = (1/2) ρАв3,
што значи да се снага повећава с коцком брзине вјетра. То значи да ветар од 30 МПХ обезбеђује 103 = хиљаду пута толико снаге као ветар од 10 МПХ!
(1 ми / хр) = (ми / 1.609 м) (3600 с / хр) = 0.447 м / с.
Врсте анемометра
Већ знате шта је "анемометар". Али на прецизном нивоу, којим уређајима људи мере брзину ветра?
Понекад је правац ветра главна брига, а брзина је мање битна. Имајући то у виду, аеродроми имају чарапе ветра које много говоре о времену које ће ускоро наступити. На пример, ветар са северозапада (северозападни ветар) обично значи хладније и сушније време, док југоисточни ветар често доноси топлији и влажнији ваздух.
Како раде анемометри
Тхе шалица и пропелер стил анемометра је, као што је напоменуто, најчешћи тип; срећом, његово деловање је лако објаснити. Док ветар врти руку пропелера, чаше „хватају“ ветар врте се кроз круг познатог радијуса (2 пута π више од дужине руке пропелера или обима) у познато време, као што су окретаји централни штап се броји. Укупна удаљеност (обртаја пута обим) подијељена с временом је брзина вјетра.
Друге врсте анемометра одређују брзину ветра на више укључених начина. А анемометар са врућом жицом користи чињеницу да када ваздух тече преко објекта загреваног на температуру топлију од ваздуха, објект ће се хладити јер се топлота уклања конвекцијом.
У анемометру са врућом жицом метална жица која је електрично загревана изложена је ветру, док се снага повећава или смањује да би температура на врху жице била константна.Дакле, што је већа брзина ветра, то је потребно више енергије за одржавање топлотне равнотеже.
Мерење ваздушног притиска - који се сам мери инструментом званим а барометар - такође се може користити за израчунавање брзине ветра. На пример, цевасти анемометар мери притисак ваздуха у стакленој цеви која је отворена само на једном крају. Брзина ветра може се израчунати из разлике притиска између унутрашњости цеви и спољашње стране.
Остале употребе анемометра: Спорт
У тркачким дисциплинама на међународним тркачким такмичењима на отвореном, где се тркачи крећу у једном мрежном правцу, ветар може помоћи (или ометати) такмичаре и створити врхунско време. Из тог разлога се током ових догађаја на прагу поставља анемометар. Највећа дозвољена нето брзина вјетра у смјеру тркача за постављање нових рекорда износи 2,0 м / с, тако да ако мјерач вјетра очита изнад ове вриједности у било које вријеме за вријеме трке, ознака није прихватљива за рекордне сврхе.
Из претходног одељка знате да је брзина ветра у миљама на сат (МПХ) нешто више него дупло већа од његове вредности у м / с. Стога је ветар од 5 МПХ, који би се свакодневним стандардом сматрао прилично скромним, довољан да пружи потицај да се направи траг изван царства „истинских“ људских достигнућа. Када завршимо само 0,01 секунде брже него што је икада икад трчао у трци која је трајала мање од 10 секунди, сваки фактор је критичан. Замислите сада стазу без модерне временске опреме, а камоли анемометре!