Bir Anemometre Nasıl Çalışır?

İçerik

• Rüzgar nereden geliyor?
• Rüzgar Enerjisi Fiziği
• Anemometre Çeşitleri
• Anemometreler Nasıl Çalışır?
• Diğer anemometre kullanır: spor

Garip bir kelime olsa da, anemometre Dünyadaki en basit hava istasyonlarında bulunan basit ama şaşırtıcı derecede çok yönlü bir enstrüman anlamına gelir. Yunancadan yapılan çeviriler basittir: "anem", "rüzgar" ın köküdür ve "metre" anlamına gelir (genel olarak, bir nicelik olarak değil) "ölçü".

"Hava durumu" kelimesini düşündüğünüzde, uzayda yaşamadığınız sürece akla gelen ilk kelimelerden veya duyusal görüntülerden biri neredeyse kesindir. rüzgar, Felaket hasarı yaratabilecek bir fenomen, şiirin ve fenomenin erişimini araştıran literatüre güvenilecekse, neredeyse herkesin yaşam deneyiminin değerli bir parçası olarak kalır.

Güvenlik, rekreasyonel planlama ve sade merak nedeniyle, herhangi bir zamanda hava hızını bilmek - veya en azından bir nedenden ötürü kendi duyularınızla bunu algılamak için dışarı çıkamıyorsanız, bölgenizde veya yakında seyahat etmeyi planladığınız bir noktada, gerçekten yararlı bilgiler. Bu amaç için pek çok farklı anemometre türü mevcut olup, bazıları rüzgar hızını dolaylı olarak ölçmek için özellikle akıllı yöntemlere dayanmaktadır.

Rüzgar nereden geliyor?

Küçük bir çocuk, Dünya'nın ekvatorunda saatte 1000 mil hızla döndüğünü ve 40 derece enlemde saatte yaklaşık 800 mil hızla (ABD nüfusunun çoğunun merkezlendiği yer), rüzgârın basit kırbaçtan geldiğini düşünebilir Bir nesnenin etrafında görünüşte imkansız hızlarda. Bu sezgisel bir anlam ifade etse de, asıl resim çok daha karmaşık olmakla birlikte, aynı zamanda rüzgârın kendisiyle ilişkili, ancak rüzgardan bağımsız olan hava durumu olayları hakkında değerli öğretim noktaları sunar.

Güneş, dünyadaki birçok süreç için nihai enerji kaynağıdır ve rüzgar da istisna değildir. Rüzgar, temel olarak Dünya yüzeyinin farklı bölümlerinden, güneşten gelen farklı miktarlarda ısıyı emmesinden kaynaklanır. Bu enerji rüzgarın içinden geçiyor konveksiyon, Bir akışkan içindeki hareket yoluyla ısının transferi. Soğuk hava batarken sıcak hava yükselme eğilimindedir ve farklı sıcaklıklara sahip bitişik hava bölgeleri arasında sürekli olarak hava değiş tokuşları kurulmasını sağlar.

Rüzgar, dünyadaki meşhur nehirler gibi bilinen "akarsularda" dolaşıyor: jet akıntıları, ticaret rüzgarları, polar jetler. Rüzgarlar, belirli menşe kaynaklarına göre kategorize edilir. jeostrofik rüzgarlar, termal rüzgarlar veya gradyan rüzgarları.

Rüzgar Enerjisi Fiziği

Havanın kütlesi vardır, bu nedenle hareket eden havanın kinetik enerjisini diğer nesneler gibi hesaplamak mümkündür. Denklemi kinetik enerji KE = (1/2) mv² nerede v = hız (Rüzgar hızı uzun süre nadiren sabittir, bu nedenle anlamlı veriler üretmek için genellikle kısa zaman sürelerinde rüzgar hızının ortalaması alınır.)

Belirli bir hava hacminin kütlesi, yoğunluğunun hacminin hacim veya ρV olmasıdır. Ancak rüzgarla güç, veya birim zaman başına enerji, ilgilenilen değişken "rüzgar kütlesi akışı" dır veya türbinin enine kesit alanı A boyunca (genellikle bir daire) ne kadar hava akışı vardır. rüzgar enerjisi denklemi çıkıyor

P_w = (1/2) ρAv³,

bu, gücün rüzgar hızı küpü ile arttığı anlamına gelir. Bu 30 MPH rüzgar 10 sağlar³ = bin defa 10 MPH'lık bir rüzgar kadar güç!

(1 mi / saat) = (mi / 1.609 m) (3600 s / saat) = 0.447 m / s.

Anemometre Çeşitleri

Bir anemometrenin "ne olduğunu" zaten biliyorsunuz. Ancak tanecik düzeyinde insanlar rüzgar hızını ne tür cihazlarla ölçüyorlar?

Bazen rüzgar yönü, en az kayda değer önemi olan temel kaygıdır. Bunu akılda tutarak, havaalanları yakında oluşacak hava durumu hakkında çok şey anlatan rüzgar çoraplarına sahiptir. Örneğin, kuzeybatıdan esen rüzgar (kuzeybatı rüzgarları) genellikle daha soğuk ve daha kuru hava anlamına gelirken, SE rüzgarları genellikle daha ılık ve daha nemli hava getirir.

Anemometreler Nasıl Çalışır?

kupa-ve-pervane anemometre tarzı, belirtildiği gibi, en yaygın tiptir; Şüphesiz, operasyonunu açıklamak kolaydır. Rüzgar, pervanenin kolunu etrafında döndürdüğü zaman, bardaklar, rüzgar dönmesini, bilinen bir yarıçapta (pervane kolunun uzunluğunun 2 katı π katı kadar) veya çevresini "yakalar"; merkez çubuk sayılır. Zamana bölünen toplam mesafe (devir süreleri çevresi) rüzgar hızıdır.

Diğer anemometre türleri, rüzgar hızını daha ilgili şekillerde belirler. bir sıcak telli anemometre Hava, havadan daha sıcak bir sıcaklığa ısıtılmış bir cisim üzerinden akarken, ısı taşınım yoluyla uzaklaştırıldığı için cismin soğutulacağı gerçeğini kullanır.

Sıcak telli bir anemometrede, elektrikle ısıtılmış bir metal tel rüzgara maruz kalırken, tel ucundaki sıcaklığı sabit tutmak için güç arttırılır veya azaltılır.Bu nedenle rüzgar hızı ne kadar yüksek olursa, termal dengeyi korumak için ihtiyaç duyulan güç o kadar fazladır.

Hava basıncını ölçmek - kendisi kendisi denilen bir cihazla ölçülür barometre - rüzgar hızını hesaplamak için de kullanılabilir. Örneğin bir tüp anemometresi, sadece bir ucunda açık olan bir cam tüp içindeki hava basıncını ölçer. Rüzgar hızı, borunun içi ile dış kısım arasındaki basınç farkından hesaplanabilir.

Diğer anemometre kullanır: spor

Rüzgar koşucularının tek bir net yönde hareket ettiği açık hava uluslararası atletizm yarışmalarındaki koşu etkinliklerinde, rüzgar rakiplere yardımcı olabilir (veya engelleyebilir) ve üstün zaman üretebilir. Bu nedenle, bu olaylar sırasında pistin önüne bir anemometre yerleştirilir. Yeni kayıtların ayarlanması için koşucular yönünde izin verilen maksimum net rüzgar hızı 2,0 m / s'dir, bu nedenle rüzgar göstergesi yarış sırasında herhangi bir zamanda bu değerin üzerine çıkarsa, işaret kayıt için uygun değildir.

Bir önceki bölümden, saatte mil (MPH) cinsinden rüzgar hızının m / s cinsinden değerinin iki katından biraz fazla olduğunu biliyorsunuz. Bu nedenle, günlük standartlara göre oldukça mütevazı sayılabilecek 5 MPH'lık bir rüzgar, "gerçek" insan başarısının alanı dışında bir iz bırakacak kadar bir destek sağlamak için yeterlidir. 10 saniyeden daha az süren bir yarışta daha önce hiç olmadığı kadar hızlıca 0.01 saniye bitirmek her faktör için önemlidir. Şimdi modern zamanlama ekipmanı olmadan, hayalinizdeki anemometreleri takip etmeyi hayal edin!