Bagaimanakah Kerja Anemometer?

Kandungan

• Di manakah angin datang dari?
• Fizik Kuasa Angin
• Jenis-jenis Anemometer
• Bagaimana Kerja Anemometers
• Kegunaan Anemometer lain: Sukan

Walaupun sesuatu perkataan yang janggal, anemometer merujuk kepada instrumen yang mudah tetapi menghairankan, yang terdapat di stesen cuaca yang paling asas di dunia. Terjemahan dari bahasa Yunani adalah mudah: "anem-" adalah akar kata "angin" dan "meter" (secara umum, bukan sebagai kuantiti) "ukuran."

Apabila anda memikirkan perkataan "cuaca" itu sendiri, melainkan jika anda tinggal di luar angkasa, salah satu daripada kata-kata pertama atau imej deria yang teringat adalah hampir pasti angin, satu fenomena yang boleh menyebabkan kerosakan bencana yang masih kekal sebagai sebahagian daripada pengalaman hidup hampir sepanjang masa, jika reams puisi dan kesusasteraan menjelajahi jangkauan fenomena itu harus dipercayai.

Untuk sebab-sebab keselamatan, perancangan rekreasi dan rasa ingin tahu yang jelas, mengetahui kelajuan cuaca pada bila-bila masa - atau sekurang-kurangnya arah di mana ia meniup jika atas sebab tertentu anda tidak dapat keluar untuk mengesan ini dengan deria anda sendiri - di kawasan anda, atau di tempat yang anda ingin perjalanan ke tidak lama lagi, adalah maklumat yang berguna sesungguhnya. Banyak jenis anemometer yang tersedia untuk tujuan ini, sesetengah daripada mereka bergantung pada kaedah yang lebih bijak untuk secara tidak langsung mengukur kelajuan angin.

Di manakah angin datang dari?

Seorang anak muda memberitahu bahawa Bumi berputar sekitar 1,000 batu sejam di khatulistiwa, dan kira-kira 800 batu sejam di 40 darjah lintang (kira-kira di mana kebanyakan penduduk AS berpusat), mungkin mengandaikan bahawa angin datang dari sebatan yang mudah sekitar objek pada kelajuan yang seolah-olah mustahil. Walaupun ini menjadikan akal intuitif, gambaran sebenar jauh lebih rumit tetapi juga menawarkan mata pelajaran berharga tentang fenomena cuaca yang berkaitan dengan, tetapi tidak bergantung kepada, angin itu sendiri.

Matahari adalah sumber tenaga utama untuk banyak proses di bumi, dan angin tidak terkecuali. Angin hasil terutamanya dari pelbagai permukaan bumi yang menyerap sejumlah haba yang berlainan dari matahari. Tenaga ini dinyatakan sebagai angin melalui konveksi, pemindahan haba melalui pergerakan dalam bendalir. Udara hangat cenderung meningkat sementara tenggelam udara sejuk, menubuhkan pertukaran udara yang terus berputar di antara kawasan udara bersebelahan dengan suhu yang berbeza.

Angin beredar di seluruh dunia dengan "aliran" yang terkenal seperti sungai-sungai yang terkenal di udara: aliran jet, angin perdagangan, jet kutub. Angin dikategorikan berdasarkan sumber asal tertentu mereka sebagai angin geostrofik, angin terma atau angin kecerunan.

Fizik Kuasa Angin

Udara mempunyai jisim, jadi mungkin untuk mengira tenaga kinetik bergerak udara sama seperti objek lain. Persamaan untuk tenaga kinetik adalah KE = (1/2) mv² di mana v = halaju. Halaju angin jarang berlaku untuk jangka masa panjang, oleh itu kelajuan angin biasanya disusun dalam tempoh masa yang pendek untuk menghasilkan data yang bermakna.)

Jisim suatu jumlah udara yang diberi adalah masa kepadatannya isipadu, atau ρV. Tetapi dengan angin kuasa, atau tenaga per unit masa, pemboleh ubah adalah "fluks jisim angin," atau berapa banyak aliran udara merentasi kawasan keratan rentas A turbin (selalunya bulatan). The persamaan untuk kuasa angin ternyata

P_w = (1/2) ρAv³,

bermakna kuasa meningkat dengan cube kelajuan angin. Ini bermakna angin sebanyak 30 MPH memberikan 10³ = seribu kali sebanyak tenaga sebanyak 10 MPH!

(1 mi / hr) = (mi / 1,609 m) (3600 s / hr) = 0.447 m / s.

Jenis-jenis Anemometer

Anda sudah tahu apa anemometer "." Tetapi di peringkat granular, apakah jenis peranti yang mengukur kelajuan angin?

Kadang-kadang, arah angin adalah kebimbangan utama, dengan kelajuan kurang penting. Dengan ini, lapangan terbang mempunyai kaus kaki angin yang menceritakan banyak tentang cuaca tidak lama lagi. Sebagai contoh, angin dari barat laut (angin NW) biasanya bermakna sejuk, cuaca kering, sementara angin SE sering membawa udara yang lebih panas, lebih lembap.

Bagaimana Kerja Anemometers

The cawan dan penyokong gaya anemometer adalah, seperti yang dinyatakan, jenis yang paling umum; kebetulan, operasinya mudah dijelaskan. Apabila angin berputar lengan kipas di sekitar, cawan "menangkap" putaran angin melalui bulatan radius yang diketahui (2 kali π kali panjang lengan kipas, atau lilitan) pada masa yang diketahui, seperti putaran batang pusat dihitung. Jumlah jarak (revolusi masa lilitan) dibahagikan dengan masa adalah kelajuan angin.

Anemometer jenis lain menentukan kelajuan angin dengan lebih banyak cara yang terlibat. A anemometer dawai panas menggunakan fakta bahawa apabila aliran udara ke atas objek dipanaskan kepada suhu lebih panas daripada udara, objek akan disejukkan apabila haba dikeluarkan melalui perolakan.

Dalam anemometer dawai panas, dawai logam yang telah dipanaskan secara elektrik terdedah kepada angin, sementara kuasa meningkat atau berkurang untuk mengekalkan suhu pada dawai dawai tetap.Oleh itu semakin tinggi kelajuan angin, lebih banyak kuasa yang diperlukan untuk mengekalkan keseimbangan terma.

Mengukur tekanan udara - yang sendiri diukur dengan instrumen yang dipanggil a barometer - juga boleh digunakan untuk mengira kelajuan angin. Contoh anemometer tiub, misalnya, mengukur tekanan udara di dalam tiub kaca yang terbuka hanya pada satu hujung. Kelajuan angin boleh dikira dari perbezaan tekanan antara bahagian dalam tiub dan luaran.

Kegunaan Anemometer lain: Sukan

Dalam acara berlumba-lumba dalam litar luar litar antarabangsa, di mana pelari bergerak dalam satu arah yang bersih, angin boleh membantu (atau menghalang) pesaing dan menghasilkan masa yang lebih baik. Atas sebab ini, anemometer diletakkan di rakaman semasa peristiwa-peristiwa ini. Kelajuan angin bersih maksimum yang dibenarkan ke arah pelari untuk penetapan rekod baru adalah 2.0 m / s, jadi jika tolok angin membaca di atas nilai ini pada bila-bila masa semasa perlumbaan, tanda itu tidak layak untuk tujuan rekod.

Dari bahagian sebelumnya, anda tahu bahawa kelajuan angin dalam batu sejam (MPH) sedikit lebih daripada dua kali ganda nilainya dalam m / s. Oleh itu, angin 5 MPH, yang akan dianggap agak sederhana oleh standard harian, mencukupi untuk memberikan rangsangan yang mencukupi untuk menghasilkan tanda di luar alam pencapaian manusia "benar". Apabila menamatkan hanya 0.01 saat lebih cepat daripada sesiapa yang pernah berlari sebelum dalam perlumbaan yang berlangsung kurang 10 saat, setiap faktor penting. Sekarang bayangkan trek tanpa peralatan masa moden, apalagi anemometers!