Concepts clés
Atmosphère
Environnement
Vitesse
Météo
Vent
Introduction
Vous êtes-vous déjà demandé comment le vent est fabriqué? Le vent est causé par une différence de pression d’air. L’air se déplace des zones de pression plus élevée aux endroits où il y a moins de pression. Et tout comme l’air s’écoule de la haute pression à l’intérieur d’un ballon gonflé si l’ouverture n’est pas liée, l’air dans l’atmosphère se déplacera vers une zone de pression plus basse, créant du vent., La vitesse de ce vent peut être mesurée à l’aide d’un outil appelé anémomètre.
Un anémomètre ressemble à une girouette, mais au lieu de mesurer la direction dans laquelle le vent souffle avec des pointeurs, il a quatre tasses pour pouvoir mesurer plus précisément la vitesse du vent. Chaque coupelle est fixée à l’extrémité d’un bras horizontal, chacun étant monté sur un axe central, comme des rayons sur une roue. Lorsque le vent pousse dans les tasses, ils tournent l’axe. Plus le vent est rapide, plus les tasses tournent rapidement l’axe. À quelle vitesse votre anémomètre maison tournera-t-il?
Contexte
L’air est constitué de minuscules molécules., Lorsque les molécules sont chauffées, elles se déplacent plus rapidement. Par conséquent, lorsque l’air est chauffé, ses molécules se déplacent plus rapidement et deviennent plus espacées, ce qui rend l’air moins dense (ce qui signifie qu’il y a moins de molécules dans un volume donné). Cela signifie également que l’air a une pression globale plus faible. En comparaison, l’air froid est constitué de molécules plus serrées, il est donc plus dense et a une pression relativement plus élevée.
Parce que les pressions d’air sont enclines à s’équilibrer, lorsqu’il y a une zone de pression d’air relativement inférieure, l’air environnant dans les zones de pression plus élevée se déplace., Ce mouvement de l’air d’une zone de pression plus élevée à une zone de pression relativement basse est ce qui génère du vent. Lorsque le vent pousse les tasses sur l’anémomètre, elles tournent autour de l’axe central. La vitesse de rotation des tasses peut être mesurée en tours par minute (rpm), ou combien de fois une tasse revient à la position où elle a commencé en une minute. Par conséquent, un vent plus rapide entraînera un régime plus élevé qu’un mouvement d’air plus lent.,
Matériaux
• Cinq gobelets en papier de trois onces (tels que les gobelets Dixie)
• Perforateur en papier ou crayon aiguisé
• Règle
• Deux pailles
• Broche
• Agrafeuse
• Crayon avec gomme
• Ventilateur à différentes vitesses (facultatif)
• Minuterie (facultatif)
Préparation
* Préparez quatre gobelets de cette façon: Percez un trou sur le côté de chaque tasse, environ un demi-pouce sous
* Pour la cinquième coupe, percez quatre trous également espacés sur ses côtés, environ un quart de pouce sous la jante. Percez également un trou au centre du fond.,
Procédure
* Prenez une tasse à un seul trou et poussez une paille à travers le trou jusqu’à ce qu’environ un pouce de la paille soit à l’intérieur de la tasse. Assurez-vous que la paille est horizontale et agrafez-la sur le côté de la tasse. Répétez cette opération avec une autre tasse à un seul trou et de la paille.
• Poussez l’extrémité vide de chaque paille dans l’un des trous latéraux de la tasse à cinq trous et sortez celui en face. Tournez les tasses pour qu’elles fassent face à la même direction. Pourquoi pensez-vous que les tasses devraient faire face à la même direction?,
• Poussez les extrémités vides de chaque paille dépassant de la cinquième tasse dans les deux autres tasses à trou unique jusqu’à ce qu’environ un pouce de la paille soit à l’intérieur de chaque tasse. Tournez les nouvelles tasses de sorte que tous les fonds des tasses font face à la même direction. Agrafez les extrémités des pailles sur le côté de chaque tasse comme vous l’avez fait pour les deux premières tasses.
* Après vous être assuré que toutes les tasses sont à peu près à la même distance du centre de la tasse à cinq trous, poussez soigneusement la goupille à travers les deux pailles où elles se croisent, au milieu de la tasse à cinq trous. Soyez prudent lorsque vous manipulez la goupille tranchante., Pourquoi pensez-vous qu’il est important d’utiliser quelque chose d’aussi petit qu’un code pin pour cela?
• Poussez le crayon à travers le trou dans le fond de la tasse à cinq trous, la gomme-fin en premier, 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 vous asseyant, essayez de souffler très doucement dans l’une des quatre tasses ouvertes pendant quelques secondes, puis soufflez plus fort. Comment souffler plus fort a-t-il changé la façon dont l’anémomètre tourne? (Si vous vous sentez étourdi ou étourdi, arrêtez-vous et faites une pause.,)
• Extra: Si vous avez un ventilateur qui tourne à des vitesses différentes, tenez l’anémomètre devant le ventilateur et comptez le nombre de fois qu’une tasse tourne complètement pendant 15 secondes, puis multipliez cette valeur par quatre. Ce nombre sera en tours par minute (rpm). Répétez ceci tout en gardant le ventilateur à la même distance, mais en changeant sa vitesse. Comment le rpm changer lors de la tenue de l’anémomètre devant le ventilateur à une vitesse lente comparativement à une vitesse plus rapide? Par rapport à la vitesse plus rapide, pensez-vous que le régime serait plus élevé si vous utilisiez votre anémomètre à l’extérieur par une journée très venteuse?,
* Pourquoi pensez-vous qu’un vent plus rapide fait tourner l’anémomètre plus rapidement?
• Extra: Quelle est la vitesse du vent à l’extérieur? Vous pouvez prendre votre anémomètre à l’extérieur sur une journée venteuse ou sur plusieurs jours pour mesurer la vitesse du vent. Vous pouvez également prendre votre anémomètre à différents endroits, comme un champ ouvert, un passage étroit, une plage au bord de l’océan ou un grand lac, si vous vivez près d’un, pour mesurer et comparer la vitesse du vent dans ces endroits. Ce qui est le plus venteux de l’endroit? Pourquoi pensez-vous qu’il y a si de vent?
• Extra: Quelle est la vitesse réelle du vent, en miles par heure (mph), que vous mesurez?, Pour déterminer cela, calculez d’abord la circonférence du cercle faite par les tasses rotatives en mesurant la distance autour du cercle qu’elles font (à l’aide d’un ruban à mesurer ou d’un morceau de ficelle que vous pouvez mesurer avec une règle). Ensuite convertir ce de miles en divisant le nombre de pouces par 12 pour obtenir des pieds, et en divisant ce nombre par 5,280 (le nombre de pieds dans un mile). Multipliez ce nombre par rpm., 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 tienne pas compte du frottement.
Observations et résultats
Avez-vous pu voir le vent faire tourner les coupelles de l’anémomètre? Est-ce que les vents plus rapides font tourner les tasses d’anémomètre plus rapidement que les vents plus lents?
Parce que l’air est composé de minuscules molécules, lorsque le vent frappe quelque chose, ce sont toutes ces molécules qui frappent l’objet., C’est pourquoi lorsque nous ressentons du vent, nous sentons vraiment ces molécules nous frapper. Un vent plus rapide nous frappe plus fort, et déplace également les tasses sur l’anémomètre plus, par rapport à un vent plus lent parce que le vent plus rapide déplace 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.
Si vous êtes allé à la plage ou près d’un grand plan d’eau, vous avez peut-être remarqué qu’il y a souvent du vent. C’est parce qu’il y a différentes pressions d’air où beaucoup d’eau rencontre la terre., L’eau prend plus de temps pour changer sa température par rapport à la terre, donc pendant la journée, la terre se réchauffe plus rapidement, et une fois que le soleil se couche, la terre se refroidit plus rapidement. Par conséquent, pendant la journée, il y a du vent qui souffle de l’océan vers la terre, ou d’une zone de pression atmosphérique plus élevée (air plus froid) à une pression plus basse (air plus chaud); le soir, le vent souffle de la terre froide vers l’océan plus chaud.,
Plus à explorer
« Le Changement Climatique Peut Signifier des vents Plus lents » de Scientific American
Web Weather for Kids de L’University Corporation for Atmospheric Research (UCAR)
« Measuring Wind Speed » de Thirteen / WNET, Educational Broadcasting Corporation, New York
« Wind » de Weatherwizkids.com
Feel the Wind par Arthur Dorros
« Comment fonctionne un Compteur de Vent? »de Science Buddies
Cette activité vous a été présentée en partenariat avec Science Buddies et Cyberchase