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Wenn es um Wind geht, können viele verschiedene Bilder in den Sinn kommen. Der Wind nimmt viele Formen an, von einer milden Sommerbrise, die den Drachen steigen lässt, bis zu einem Hurrikan, der das Dach zerreißt. Ein Windmesser misst die Windgeschwindigkeit, aber wie wird die Windgeschwindigkeit in Kraft umgesetzt?
Kraft, Wind und Druck
Die Kraft, die im Allgemeinen als Druck oder Zug definiert wird, kann mit der Formel Kraft gleich Masse mal Beschleunigung (F = ma) berechnet werden. Der Wind schiebt und zieht auch, im Allgemeinen mit größerer Kraft, wenn er sich schneller bewegt. Der Druck entspricht der Kraft geteilt durch die Fläche. Im Wesentlichen übt der Wind Kraft auf einen Bereich wie eine Wand, ein Dach oder eine Person aus.
Wind messen
Windmesser messen Wind. Obwohl es verschiedene Arten von Anemometern gibt, dreht sich der am häufigsten verwendete mit dem Wind. Die Geschwindigkeit der Windungen wird in Windgeschwindigkeit und Winddruck umgerechnet. Da die Windgeschwindigkeit schwankt, wird für die Berechnung der Windgeschwindigkeit eine durchschnittliche Anzahl von Windungen in kurzer Zeit verwendet. Die Windgeschwindigkeit wird am häufigsten in Meilen pro Stunde (mph), Kilometern pro Stunde (kph) oder Beaufort-Skala angegeben, kann aber auch in Knoten, Fuß pro Sekunde (fs oder f / s) oder Metern pro Sekunde angegeben werden Sekunde (m ÷ s oder m / s). Mehrere Online-Programme wandeln die Windgeschwindigkeit von einer Einheit in eine andere um.
Berechnen der Kraft basierend auf der Windgeschwindigkeit
Die Berechnung der Windkraft erfordert die Luftmasse und die Beschleunigung des Windes. Die durchschnittliche Dichte einer Luftmasse auf Meereshöhe beträgt ungefähr 1,229 Kilogramm pro Kubikmeter. Die Fläche, auf die der Wind trifft, wird in diesem Fall in Quadratmetern gemessen. Die Luftmasse, die auf eine Oberfläche auftrifft, entspricht dann der Luftdichtefläche. Die Beschleunigung (a) entspricht dem Quadrat der Windgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde (m / s).
Verwenden Sie die Formel Kraft (F) gleich Masse (m) mal Beschleunigung (a), um die Kraft in Newton (N) zu berechnen. Ein Newton entspricht einem Quadratkilogramm pro Sekunde (kg-m / s)2).
Achten Sie darauf, die passenden Einheiten zu verwenden. Bei dieser Berechnung beträgt die durchschnittliche Luftdichte auf Meereshöhe 1,229 Kilogramm pro Kubikmeter (kg / m 2)3). Die Fläche des Luftstoßes beträgt 1 Quadratmeter. Um die Stärke eines 5-Meilen-pro-Stunde-Windes zu berechnen, konvertieren Sie zuerst die Windgeschwindigkeit in Meter pro Sekunde. Die Verwendung eines Online-Konverters zeigt, dass 5 Meilen pro Stunde 2,24 m / s entsprechen.
Das Einfüllen der Kraftformel entspricht der Luftmasse (Am) mal Windgeschwindigkeit im Quadrat (F = Amxa2) ergibt diese Rechnung:
F = (1 m2) × × 2.
Das Abschließen der Rechnung zeigt, dass F = 6,17 kg-m / s2 oder 6,17 N. Eine Brise von 5 Meilen pro Stunde hätte also gerade genug Kraft, um einen Standarddrachen zu heben.