المحتوى
عند الحديث عن الريح ، قد تتبادر إلى الذهن العديد من الصور المختلفة. تأخذ الرياح أشكالًا عديدة ، بدءًا من نسيم صيفي شبيه بالطائرات الورقية إلى إعصار تمزقه الأسطح. مقياس شدة الريح يقيس سرعة الرياح ، ولكن كيف تتحول سرعة الريح إلى قوة؟
القوة والرياح والضغط
يمكن حساب القوة ، المعرَّفة عمومًا على أنها دفع أو سحب ، باستخدام قوة الصيغة تساوي أوقات الكتلة للتسارع (F = ma). تعمل الرياح أيضًا على الدفع والشد ، مع قوة أكبر عند التحرك بشكل أسرع. الضغط يساوي القوة مقسوما على المنطقة. في الأساس ، تطبق الرياح بقوة ضد منطقة مثل الجدار أو السقف أو الشخص.
قياس الرياح
مقياس شدة الريح قياس الرياح. على الرغم من وجود أنواع مختلفة من أجهزة قياس شدة الريح ، فإن الأكثر استخدامًا يتحول مع الريح. معدل المنعطفات يترجم إلى سرعة الرياح وضغط الرياح. نظرًا لأن سرعة الرياح تتقلب ، يتم استخدام متوسط عدد الدورات المنعكسة لفترة زمنية قصيرة لحساب سرعة الرياح. سيتم الإبلاغ عن سرعة الرياح الأكثر شيوعًا بالأميال في الساعة (ميل في الساعة) ، أو الكيلومترات في الساعة (kph) أو على مقياس Beaufort ، لكن قد يتم الإبلاغ عنها أيضًا على أنها عقدة أو قدم في الثانية (f أو s أو f / s) أو متر في الثانية (م ق ، أو م / ث). ستقوم عدة برامج عبر الإنترنت بتحويل سرعة الرياح من وحدة إلى أخرى.
حساب القوة على أساس سرعة الرياح
يتطلب حساب قوة الرياح كتلة الهواء وتسارع الرياح. متوسط كثافة كتلة الهواء عند مستوى سطح البحر يساوي حوالي 1.229 كيلوغرام لكل متر مكعب. يتم قياس المساحة التي تضربها الرياح ، في هذه الحالة ، بالمتر المربع. كتلة الهواء تصل إلى سطح ثم يساوي كثافة الهواء مرات المنطقة. التسارع (أ) يساوي مربع سرعة الرياح بالأمتار في الثانية (م / ث).
استخدم قوة الصيغة (F) تساوي الكتلة (م) مرات التسارع (أ) لحساب القوة في نيوتن (N). واحد نيوتن يساوي كيلوغرام واحد في الثانية المربعة (كجم م / ث2).
تأكد من استخدام وحدات مطابقة. في هذا الحساب ، يساوي متوسط كثافة الهواء عند مستوى سطح البحر 1.229 كجم لكل متر مكعب (كجم / م)3). مساحة تأثير الهواء تساوي 1 متر مربع. لحساب قوة الرياح التي تبلغ 5 أميال في الساعة ، قم أولاً بتحويل سرعة الرياح إلى أمتار في الثانية. باستخدام محول عبر الإنترنت يظهر أن 5 ميل في الساعة يساوي 2.24 م / ث.
تعبئة قوة الصيغة تساوي كتلة الهواء (Aم) مرات سرعة الرياح مربعة (F = AمXA2) يعطي هذا الحساب:
F = (1 م)2) × × 2.
إكمال الرياضيات يوضح أن F = 6.17 كجم م / ث2 أو 6.17 شمالاً. لذلك ، فإن النسيم الذي يبلغ طوله 5 أميال في الساعة سيكون لديه قوة كافية لرفع طائرة ورقية عادية.