תוֹכֶן
- מאיפה הרוח באה?
- הפיזיקה של כוח הרוח
- סוגים של מד רוח רוח
- כיצד עובדות אנומטרים
- שימושים אחרים במונמטר: ספורט
אם כי משהו ממילה מביכה, מד רוח מתייחס לכלי פשוט אך רב תכליתי באופן מפתיע, כזה שנמצא בתחנות מזג האוויר הבסיסיות ביותר בעולם. התרגום מיוונית הוא פשוט: "anem-" להיות שורש "רוח" ו"מטר "שמשמעותו (באופן כללי, לא ככמות)" מידה ".
כשאתה חושב על המילה "מזג אוויר" עצמו, אלא אם כן אתה חי בחלל החיצון, אחת המילים או התמונות החושיות הראשונות שעולה בראש הוא כמעט בטוח רוח, תופעה שיכולה לגרום לנזק קטסטרופלי ועם זאת נותרה חלק מוקיר מחווית החיים כמעט בכל רחבי העולם, אם ניתן לסמוך על שורות שירה וספרות הבוחנות את טווח ההגעה לתופעה.
מסיבות של בטיחות, תכנון פנאי וסקרנות פשוטה, הידיעה מהירות מזג האוויר בכל עת - או לפחות מה הכיוון בו נושבת אם מסיבה כלשהי לא תצאו החוצה כדי לאתר זאת בחושים שלכם - באזורכם, או במקום אליו אתה מתכוון לנסוע בקרוב, מידע מועיל אכן. למטרה זו קיימים סוגים רבים של מדדי המונה, חלקם מסתמכים על שיטות חכמות במיוחד למדידה בעקיפין של מהירות הרוח.
מאיפה הרוח באה?
ילד צעיר אמר שכדור הארץ מסתובב במהירות של 1,000 מיילים לשעה בקו המשווה שלו, ובסביבות 800 מיילים לשעה בקו רוחב של 40 מעלות (בערך היכן שרוב אוכלוסיית ארה"ב ממוקמת), עשוי להניח שרוח באה מהצליפה הפשוטה סביב אובייקט במהירות בלתי אפשרית לכאורה. אמנם זה הגיוני אינטואיטיבי, אבל התמונה האמיתית מורכבת בהרבה, אך מציעה גם נקודות הוראה יקרות ערך על תופעות מזג אוויר הקשורות, אך אינן תלויות ברוח עצמה.
השמש היא מקור האנרגיה האולטימטיבי לתהליכים רבים בכדור הארץ, ורוח אינה יוצאת מהכלל. הרוח נובעת בעיקר מחלקים שונים של פני כדור הארץ הקולטים כמויות שונות של חום מהשמש. אנרגיה זו באה לידי ביטוי כרוח דרכה הולכת חום, העברת החום באמצעות תנועה בנוזל. אוויר חם יותר נוטה לעלות בעוד אוויר קריר יותר שוקע, ומקים חילופי אוויר מסתובבים ללא הפסקה בין אזורי אוויר סמוכים בטמפרטורות שונות.
רוח מסתובבת ברחבי העולם ב"נחלים "ידועים הדומים לנהרות אוויר מפורסמים: נחלי סילון, רוחות סחר, מטוסי קוטב. רוחות מסווגות לפי מקורות המוצא הספציפיים שלהן רוחות גיאוסטרופיות, רוחות תרמיות או רוחות שיפוע.
הפיזיקה של כוח הרוח
לאוויר יש מסה, כך שניתן לחשב את האנרגיה הקינטית של אוויר נע בדיוק כמו כל אובייקט אחר. המשוואה עבור אנרגיה קינטית הוא KE = (1/2) mv2 איפה v = מהירות. (לעתים קרובות מהירות הרוח קבועה לאורך זמן, ולכן בדרך כלל מהירות הרוח ממוצעת על פני תקופות זמן קצרות על מנת ליצור נתונים משמעותיים.)
המסה של נפח אוויר נתון היא הצפיפות שלו פי הנפח שלו, או ρV. אבל עם רוח כוח, או אנרגיה לזמן יחידה, המשתנה של העניין הוא "שטף מסת רוח", או כמה אוויר זורם על פני חתך A של הטורבינה (לעתים קרובות מעגל). ה משוואה עבור כוח הרוח מסתבר שכן
עw = (1/2) ρAv3,
כלומר הכוח גדל עם קוביית מהירות הרוח. המשמעות היא שרוח של 30 MPH מספקת 103 = אלף פעמים כוח רב כמו רוח של 10 MPH!
(1 מייל / שעה) = (1,609 מ ') (3600 ש"ש) = 0.447 מ"ש.
סוגים של מד רוח רוח
אתה כבר יודע מה זה "מד רוח". אבל ברמה הגרגרית, איזה סוג מכשירים אנשים מודדים את מהירות הרוח?
לפעמים, כיוון הרוח הוא הדאגה העיקרית, כאשר המהירות פחות חשובה. עם זאת בחשבון, בשדות תעופה יש גרבי רוח המספרים רבות על מזג אוויר בקרוב. לדוגמה, רוח מצפון-מערב (רוח NW) פירושה בדרך כלל מזג אוויר קריר ויבש יותר, ואילו רוח SE בדרך כלל מביאה אוויר חם ולח יותר.
כיצד עובדות אנומטרים
ה כוס-מדחף סגנון המונה הוא, כאמור, הסוג הנפוץ ביותר; למרבה המזל, קל להסביר את פעולתו. כאשר הרוח מסתובבת את זרוע המדחף מסביב, הספלים "שתופסים" את הרוח מסתובבים דרך מעגל של רדיוס ידוע (פי 2 פי אורך זרוע המדחף, או היקף) בזמן ידוע, כספינים של המוט המרכזי נספר. המרחק הכולל (מהפכות פעמים היקף) המחולק לפי הזמן הוא מהירות הרוח.
סוגים אחרים של אנמומטרים קובעים את מהירות הרוח בדרכים מעורבות יותר. א מד רוח חוט חם משתמש בעובדה שכאשר אוויר זורם מעל עצם המחומם לטמפרטורה חמה יותר מהאוויר, האובייקט יתקרר ככל שיורד חום באמצעות הסעה.
במונמטר עם חוט חם, חוט מתכת שהתחמם חשמלי חשוף לרוח, בעוד שההספק מוגבר או יורד כדי לשמור על הטמפרטורה בקצה החוט קבוע.לפיכך ככל שמהירות הרוח גבוהה יותר, כך יש צורך בכוח רב יותר לשמירה על שיווי משקל תרמי.
מדידת לחץ אוויר - אשר עצמו נמדד על ידי מכשיר הנקרא א ברומטר - ניתן להשתמש גם בחישוב מהירות הרוח. מד רוח הצינור, למשל, מודד את לחץ האוויר בתוך צינור זכוכית שפתוח רק בקצה אחד. ניתן לחשב את מהירות הרוח מהבדל הלחץ בין פנים הצינור לחוץ.
שימושים אחרים במונמטר: ספורט
באירועי ריצה בתחרויות מסלול בינלאומיות בחוץ, בהן רצים נעים בכיוון רשת אחד, הרוח יכולה לסייע (או להפריע) למתחרים ולייצר זמנים מעולים. מסיבה זו מוצב מד רוחב לצד המתרחש במהלך אירועים אלה. המהירות המרבית המותרת של הרשת נטו בכיוון הרצים לקביעת שיאים חדשים היא 2.0 מ '/ ש', כך שאם מד הרוח קורא מעל ערך זה בכל עת במהלך המירוץ, הסימן אינו כשיר למטרות שיא.
מקטע קודם אתה יודע שמהירות הרוח במיילים לשעה (MPH) היא קצת יותר מכפול מערכה במטר / ש '. לפיכך, רוח של 5 MPH, אשר תיחשב צנועה למדי בסטנדרטים היומיומיים, מספיקה בכדי לספק דחיפה מספקת כדי להעניק חותם מחוץ לתחום ההישג האנושי "האמיתי". כשמסיימים רק 0.01 שניות מהר יותר ממה שאי פעם רץ אי פעם במירוץ שנמשך פחות מעשר שניות, כל גורם הוא קריטי. עכשיו דמיין מסלול ללא ציוד תזמון מודרני, שלא לדבר על אנמטרים!