science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe windsnelheid om te zetten in Force

De windsnelheid oefent druk uit op objecten op zijn pad. Het ontwerpen van windbestendige structuren - bijvoorbeeld torens van windturbines - vereist het berekenen van de wind die ze aankunnen zonder te breken. Windkrachtberekeningen bepalen ook de grootte, sterkte, vorm en verwachte kilowattoutput van de rotorbladen van een turbine. Bereken hoeveel kilo's druk een wind van een bepaalde snelheid uitoefent op een stationair oppervlak met behulp van een formule.

Verkrijg windsnelheid van een instrument, windkaart of andere bron. Converteer mijlen per uur naar meters per seconde, indien nodig. Vermenigvuldig de windsnelheid in meter per seconde met 0,06, een constante afgeleid van de dichtheid van lucht, bij 20 ° graden Celsius en gemiddelde relatieve vochtigheid. Deze berekening resulteert in de windsnelheid Vp uitgedrukt in pascal.

Vermenigvuldig het resultaat voor Vp met een factor van 1,45 verhoogd tot het e-4 vermogen. Dit is de kracht (pondkracht, afgekort "lbf") uitgeoefend door een pascal op één vierkante inch oppervlak. Deze berekening resulteert in de pondkracht per vierkante inch uitgeoefend door de windsnelheid Vp berekend in stap 1.

Vermenigvuldig het aantal verkregen in de tweede stap met het totale oppervlak van het object om te komen tot de totale druk in ponden die de wind op de gegeven snelheid komt tot uiting op het hele object.

Voorbeeld: een wind met een snelheid van 44,45 meter per seconde werkt op een totale oppervlakte van 1200 vierkante inch.

Vp = [0.6 x (44.45 m /s) 2] = 2370.4 pascals Pondkracht = [2370.4 x 1.45e-4] = 0.3435 lbf /in2 Totale kracht uitgeoefend = [1200 x 0.3435]? 400 lb.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Voor een snel en vuil, niet-wiskundig intensief lezen van de windkracht, observeer windactie op man gemaakt of natuurlijke objecten, zoals bomen en waterlichamen, en lees de relatieve windkracht uit een Beaufort Wind Scale. Voor meer verfijnde windkrachtformules, zie bronnen.

Gebruik een windkaart om de heersende windsnelheden overal in de Verenigde Staten te verkrijgen. Je kunt er een bekijken in de handleiding Kleine Windelektrische Systemen in Bronnen.