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風について話すとき、多くの異なるイメージが思い浮かぶかもしれません。風は、さわやかなkit揚げの夏のそよ風から屋根を引き裂くハリケーンまで、さまざまな形をとります。風速計は風速を測定しますが、風速はどのように力に変換されますか?
力、風、圧力
一般的にプッシュまたはプルとして定義される力は、フォースが質量に加速度を掛けた式(F = ma)を使用して計算できます。風も押したり引いたりしますが、一般に、より速く動くとより大きな力がかかります。圧力は、力を面積で割ったものです。基本的に、風は壁、屋根、人などの領域に力を加えます。
風の測定
風速計は風を測定します。風速計にはさまざまな種類がありますが、最も一般的に使用される風速計は風と共に回転します。回転速度は、風速と風圧に変換されます。風速は変動するため、風速の計算には短時間の平均ターン数が使用されます。最も一般的な風速は、マイル/時(mph)、キロメートル/時(kph)、またはビューフォートスケールで報告されますが、ノット、フィート/秒(f÷s、またはf / s)またはメートルあたりで報告されることもあります秒(m÷s、またはm / s)。いくつかのオンラインプログラムは、風速をあるユニットから別のユニットに変換します。
風速に基づいた力の計算
風の力を計算するには、空気の質量と風の加速が必要です。海面での空気の質量の平均密度は、1立方メートルあたり約1.229キログラムです。風が当たる面積は、この場合は平方メートルで測定されます。表面に当たる空気の質量は、空気密度と面積の積に等しくなります。加速度(a)は、メートル/秒(m / s)で表した風速の2乗に等しくなります。
フォース(F)=質量(m)×加速度(a)を使用して、ニュートン(N)単位でフォースを計算します。 1ニュートンは、1秒あたり1キログラムメートル(kg-m / s2).
必ず一致する単位を使用してください。この計算では、海面での平均空気密度は1.229キログラム/立方メートル(kg / m3)。空気の衝突面積は1平方メートルに相当します。 1時間あたり5マイルの風の力を計算するには、まず風速を1秒あたりのメートルに変換します。オンラインコンバーターを使用すると、5 mphは2.24 m / sに相当します。
フォースの式を入力すると、空気質量(Am)風速の2倍(F = Amxa2)はこの計算を与えます:
F =(1 m2) × × 2.
数学を完了すると、F = 6.17 kg-m / s2 または6.17N。したがって、時速5マイルの微風は、標準的なkitを持ち上げるのに十分な力を持ちます。