Mesurer la vitesse du vent avec votre propre Wind Meter - American Scientific
Concepts clés
Atmosphère
Environnement
La vitesse
Météo
Vent
introduction
Avez-vous déjà demandé comment le vent est fait? Le vent est causé par une différence de pression d'air. L'air circule des zones de pression plus élevée aux endroits où il y a moins de pression. Et tout comme l'air circule de la haute pression à l'intérieur d'un ballon gonflé si l'ouverture n'est pas liée, l'air dans l'atmosphère se déplace vers une zone de basse pression, ce qui crée le vent. La vitesse de ce vent peut être mesurée à l'aide d'un outil appelé anémomètre.
Anémomètre ressemble à une girouette, mais au lieu de mesurer dans quelle direction le vent souffle avec des pointeurs, il a quatre tasses de manière à pouvoir mesurer avec plus de précision la vitesse du vent. Chaque coupelle est fixée à l'extrémité d'un bras horizontal qui est monté chacun sur un axe central, comme les rayons d'une roue. Lorsque le vent pousse dans les tasses, ils tournent l'axe. Plus le vent, plus vite les tasses tourner l'axe. A quelle vitesse votre tourbillon anémométrique maison?
Contexte
Air est composée de petites molécules. Quand les molécules sont chauffées, ils se déplacent plus rapidement. Par conséquent, lorsque l'air est chauffé, ses molécules se déplacent plus vite et deviennent plus espacés, ce qui rend l'air moins dense (ce qui signifie qu'il ya moins de molécules dans un volume donné). Cela signifie également que l'air a une pression globale inférieure. En comparaison, l'air froid est constitué de molécules plus étroitement emballées, et il est donc plus dense et a une pression relativement plus élevée.
En raison des pressions d'air ont tendance à équilibrer, quand il y a une zone de pression d'air relativement faible, l'air ambiant dans les zones de pression plus élevée se déplace. Ce mouvement d'air à partir d'une zone de pression plus élevée vers une zone de pression relativement inférieure est ce qui génère le vent. Quand le vent pousse les tasses sur le anémomètres, ils tournent autour de l'axe central. À quelle vitesse les tasses tournent peut être mesurée en tours par minute (rpm), ou combien de fois un returns tasse à la position où il a commencé en une minute. Par conséquent, le vent plus rapide se traduira par un régime plus élevé que ne le ferait un mouvement d'air plus lent.
Matériaux
- Cinq tasses de papier à trois onces (comme Dixie Cups)
- perforatrice de papier ou un crayon affûté
- Règle
- deux pailles
- Épingle
- Agrafeuse
- Crayon avec gomme
- Ventilateur avec différentes vitesses (en option)
- Minuterie (en option)
Préparation
- Préparer quatre tasses de cette façon: poinçon un trou dans le côté de chaque coupelle, environ un demi-pouce au-dessous de la jante.
- Pour la cinquième tasse, poinçon quatre trous équidistants dans ses côtés, environ un quart d'un pouce au-dessous de la jante. poinçon également un trou dans le centre du fond.
Procédure
- Prenez une tasse unique trou et pousser une paille à travers le trou jusqu'à environ un pouce de la paille est dans la coupe. Assurez-vous que la paille est horizontale et l'agrafer sur le côté de la coupe. Répétez cette opération avec une autre tasse unique trou et de la paille.
- Pousser l'extrémité vide de chaque paille dans l'un des trous latéraux dans la coupelle cinq trous et sur l'une en face de lui. Tournez les tasses de sorte qu'ils font face à la même direction. Pourquoi pensez-vous que les tasses doivent faire face à la même direction?
- Pousser les extrémités vides de chaque paille faisant saillie à partir de la cinquième coupe dans les deux autres coupes à trou unique jusqu'à environ un pouce de la paille est à l'intérieur de chaque coupelle. Tournez les nouvelles tasses de sorte que tous les fonds des tasses font face à la même direction. Agrafer les extrémités des pailles sur le côté de chaque tasse comme vous l'avez fait pour les deux premières tasses.
- Après s'être assuré que toutes les coupes sont à peu près la même distance du centre de la coupe de cinq trous, poussez délicatement la broche à travers les deux pailles où ils se croisent, au milieu de la coupe de cinq trous. Soyez prudent lors de la manipulation de la broche pointue. Pourquoi pensez-vous qu'il est important d'utiliser quelque chose d'aussi petit comme une épingle pour cela?
- Appuyez sur le crayon à travers le trou dans le fond de la coupelle de cinq trous, en bout de gomme à effacer d'abord, jusqu'à ce qu'il atteigne les pailles. Poussez délicatement la goupille dans la gomme.
- L'anémomètre est maintenant prêt à mesurer la vitesse du vent. En position assise, essayez souffler très doucement tout droit dans l'un des quatre tasses ouvertes pendant quelques secondes, puis souffler plus fort. Comment ne souffle changer plus difficile comment tourne le anémomètres? (Si vous vous sentez étourdie ou étourdi, arrêter et prendre une pause.)
- Supplémentaire. Si vous avez un ventilateur qui tourne à des vitesses différentes, maintenir l'anémomètre en face du ventilateur et compter le nombre de fois une tasse tourne complètement autour pendant 15 secondes, puis multipliez cette valeur par quatre. Ce nombre sera en tours par minute (rpm). Répétez ce tout en gardant le ventilateur à la même distance, mais en changeant sa vitesse. Comment le régime change lorsque vous teniez devant l'anémomètre du ventilateur à une vitesse lente par rapport à une vitesse plus rapide? Par rapport à la vitesse plus rapide, pensez-vous que le régime serait plus si vous avez utilisé votre anémomètres en dehors un jour très venteux?
- Pourquoi pensez-vous qu'un vent plus rapide rend plus rapide le spin anémométrique?
- Supplémentaire. Quelle est la vitesse de l'extérieur du vent? Vous pouvez prendre votre anémomètres à l'extérieur sur une journée venteuse ou sur plusieurs jours pour mesurer la vitesse du vent. Vous pouvez également prendre votre anémomètres à différents endroits, comme un champ ouvert, un passage étroit, une plage de l'océan ou un grand lac, si vous habitez près d'un, pour mesurer et comparer la vitesse du vent dans ces endroits. Quel est l'endroit le plus venté? Pourquoi pensez-vous qu'il est si froid?
- Supplémentaire. Quelle est la vitesse réelle du vent, en miles par heure (mph), que vous mesurez? Pour le déterminer, d'abord calculer la circonférence du cercle formé par les tasses tournantes en mesurant la distance autour du cercle qu'ils font (à l'aide d'un ruban à mesurer ou un morceau de ficelle, vous pouvez mesurer avec une règle). Ensuite, convertir en miles en divisant le nombre de pouces par 12 pour obtenir les pieds, puis en divisant ce nombre par 5280 (le nombre de pieds dans un mile). Multipliez ce nombre par tours par minute. Enfin, divisez votre produit par 60 (pour convertir les minutes en heures) et vous aurez une approximation de la vitesse à laquelle l'anémomètre tourne (en mph), bien que cela ne prend pas de friction pour compte.
Observations et résultats
Avez-vous été en mesure de voir le vent faire les tasses sur le spin anémométrique autour? Est-ce que les vents plus rapides font les tasses anémométriques tournent plus vite par rapport aux vents plus lents?
Parce que l'air est composé de petites molécules, lorsque le vent frappe quelque chose, il est toutes ces molécules qui frappent l'objet. Voilà pourquoi quand nous nous sentons le vent nous sentons vraiment que ces molécules nous frapper. Un vent plus vite nous frappe plus fort, et se déplace également les tasses sur le anémomètres plus, par rapport à un vent plus lent parce que le vent se déplace plus rapidement les molécules à une vitesse plus rapide. Par conséquent, dans le même laps de temps, un vent plus rapide frappe un objet avec plus de molécules qu'un vent plus lent fait.