Centrale begreber
Atmosfære
Miljø
Hastighed
Vejr
Vind
Indledning
Har du nogensinde undret dig over, hvordan vinden er lavet? Vind er forårsaget af en forskel i lufttryk. Luft rejser fra områder med højere tryk til steder, hvor der er mindre tryk. Og ligesom luft strømmer ud af højtrykket inde i en oppustet ballon, hvis åbningen ikke er bundet, vil luften i atmosfæren flytte til et lavere trykområde og skabe vind., Vindens hastighed kan måles ved hjælp af et værktøj kaldet et anemometer.
et anemometer ligner en vejrhane, men i stedet for at måle hvilken retning vinden blæser med peger, har den fire kopper, så den mere præcist kan måle vindhastigheden. Hver kop er fastgjort til enden af en vandret arm, som hver er monteret på en central akse, som eger på et hjul. Når vinden skubber ind i kopperne, drejer de aksen. Jo hurtigere vinden er, desto hurtigere drejer kopperne aksen. Hvor hurtigt vil dit hjemmelavede anemometer hvirvle?
baggrund
luft består af små molekyler., Når molekyler opvarmes, bevæger de sig hurtigere. Når luften opvarmes, bevæger dens molekyler sig hurtigere og bliver adskilt længere fra hinanden, hvilket gør luften mindre tæt (hvilket betyder, at der er færre molekyler i et givet volumen). Det betyder også, at luften har et lavere samlet tryk. Til sammenligning er kold luft lavet af mere tætpakkede molekyler, og så er den tættere og har relativt højere tryk.
da lufttrykket er tilbøjeligt til at afbalancere, når der er et område med relativt lavere lufttryk, bevæger den omgivende luft i områder med højere tryk sig ind., Denne bevægelse af luft fra et højere trykområde til et relativt lavere trykområde er det, der genererer vind. Når vinden skubber kopperne på anemometeret, drejer de rundt om den centrale akse. Hvor hurtigt kopperne drejer kan måles i omdrejninger pr. minut (rpm), eller hvor mange gange en kop vender tilbage til den position, hvor den startede på et minut. Derfor vil hurtigere vind resultere i et højere omdrejningstal end en langsommere luftbevægelse.,
Materialer
• Fem tre-ounce papir kopper (som Dixie Kopper)
• Papir hulning eller spids blyant
• Lineal
• To sugerør
• Pin-kode
• Hæfteenhed
• Blyant med viskelæder
• Ventilator med forskellige hastigheder (valgfri)
• Timer (ekstraudstyr)
Forberedelse
• Udarbejde fire kopper på denne måde: Punch et hul i siden af hvert bæger, omkring en halv cm under kanten.
• for den femte kop skal du slå fire lige fordelte huller i siderne, cirka en fjerdedel tomme under kanten. Punch også et hul i midten af bunden.,
Procedure
• Tag en enkelt hul kop og skub et strå gennem hullet, indtil omkring en tomme af halmen er inde i koppen. Sørg for, at halmen er vandret, og fastgør den til siden af koppen. Gentag dette med en anden enkelt hul kop og halm.
• skub den tomme ende af hvert halm ind i et af sidehullerne i femhullets kop og ud det over det. Drej kopperne, så de vender mod samme retning. Hvorfor tror du, at kopperne skal stå i samme retning?,
• skub de tomme ender af hvert halm, der stikker ud fra den femte kop, ind i de to andre enkelthullekopper, indtil ca.en tomme af halmen er inde i hver kop. Vend de nye kopper, så alle bunden af kopperne vender i samme retning. Hæft enderne af strøerne til siden af hver kop, som du gjorde for de to første kopper.
• når du har sørget for, at alle kopper er omtrent den samme afstand fra midten af den fem-hullers kop, skal du forsigtigt skubbe stiften gennem de to strå, hvor de krydser hinanden, midt i den fem-hullers kop. Vær forsigtig, når du håndterer den skarpe stift., Hvorfor synes du, det er vigtigt at bruge noget så lille som en pin til dette?
• skub blyanten gennem hullet i bunden af fem-hullers kop, viskelæder-ende først, indtil den når strøerne. Skub forsigtigt stiften ind i viskelæderet.
• anemometeret er nu klar til at måle vindhastigheder. Mens du sidder ned, prøv at blæse meget forsigtigt lige ind i en af de fire åbne kopper i et par sekunder, og blæs derefter hårdere. Hvordan blæste hårdere, hvordan anemometeret drejer? (Hvis du føler dig svimmel eller svimmel, skal du stoppe og tage en pause.,)
* ekstra: hvis du har en ventilator, der drejer med forskellige hastigheder, skal du holde anemometeret foran ventilatoren og tælle antallet af gange, en kop vender helt rundt i 15 sekunder, og multiplicer derefter denne værdi med fire. Dette tal vil være i omdrejninger pr. Gentag dette, mens du holder ventilatoren i samme afstand, men ændrer dens hastighed. Hvordan ændrede omdrejningstallet, når du holdt anemometeret foran ventilatoren med en langsom hastighed sammenlignet med en hurtigere hastighed? Sammenlignet med den hurtigere hastighed, tror du, at omdrejningstallet ville være større, hvis du brugte dit anemometer udenfor på en meget blæsende dag?,
* Hvorfor tror du, at en hurtigere vind gør anemometeret hurtigere?
* ekstra: hvad er vindens hastighed udenfor? Du kan tage dit anemometer udenfor på en blæsende dag eller over flere dage for at måle vindhastigheden. Du kan også tage dit anemometer til forskellige steder, såsom et åbent felt, en smal passage, en strand ved havet eller en stor sø, hvis du bor i nærheden af en, for at måle og sammenligne vindhastigheden på disse steder. Hvad er den mest blæsende placering? Hvorfor tror du, det er så blæsende?
* ekstra: hvad er den faktiske vindhastighed i miles i timen (mph), som du måler?, For at bestemme dette skal du først beregne omkredsen af cirklen lavet af de roterende kopper ved at måle afstanden omkring den cirkel, de laver (ved hjælp af et målebånd eller et stykke snor, du kan måle med en lineal). Derefter konvertere dette til miles ved at dividere antallet af inches med 12 for at få fødder og derefter dividere dette tal med 5,280 (antallet af fødder i en mile). Multiplicer dette tal med rpm., Til sidst skal du dele dit produkt med 60 (for at konvertere minutter til timer), og du vil få en tilnærmelse af den hastighed, hvorpå anemometeret roterer (i km / h), selvom dette ikke tager friktion til konto.
observationer og resultater
var du i stand til at se vinden få kopperne på anemometeret til at dreje rundt? Fik de hurtigere vinde anemometerkopperne til at dreje hurtigere sammenlignet med de langsommere vinde?
fordi luft består af små molekyler, når vinden rammer noget, er det alle disse molekyler, der rammer objektet., Dette er grunden til, at når vi føler vind, føler vi virkelig, at disse molekyler rammer os. En hurtigere vind rammer os hårdere og bevæger også kopperne på anemometeret mere sammenlignet med en langsommere vind, fordi den hurtigere vind bevæger molekylerne med en hurtigere hastighed. Derfor rammer en hurtigere Vind i samme tid et objekt med flere molekyler end en langsommere vind gør.
Hvis du har været på stranden eller i nærheden af en stor vandmasse, har du måske bemærket, at det ofte blæser. Dette skyldes, at der er forskellige lufttryk, hvor meget vand møder jorden., Vand tager længere tid at ændre temperaturen sammenlignet med jord, så i løbet af dagen opvarmer jorden hurtigere, og når solen går ned, afkøles jorden hurtigere. Følgelig er der i løbet af dagen vind, der blæser fra havet til landet, eller fra et område med højere lufttryk (koldere luft) til lavere tryk (varmere luft); om aftenen blæser vinden fra det kolde land til det varmere hav.,
Mere at udforske
“klimaforandringer Kan Betyde Langsommere Vind” fra Scientific American,
Web Vejr til Børn fra University Corporation for Atmospheric Research (UCAR)
“Måle Vindens Hastighed” fra Tretten/WNET, Uddannelsesmæssige Broadcasting Corporation, New York
“Wind” fra Weatherwizkids.com
få Vind af Arthur Dorros
“, Hvor Ikke en Vind Måleren Arbejde?”fra Science Buddies
denne aktivitet bragt til dig i partnerskab med Science Buddies og Cyberchase