كيفية تحويل سرعة الرياح إلى القوة

المحتوى

• القوة والرياح والضغط
• قياس الرياح
• حساب القوة على أساس سرعة الرياح

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 (A_م) مرات سرعة الرياح مربعة (F = A_مXA²) 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.