Concetti chiave
Atmosfera
Ambiente
Velocità
Meteo
Vento
Introduzione
Vi siete mai chiesti come vento è fatto? Il vento è causato da una differenza di pressione dell’aria. L’aria viaggia da aree di maggiore pressione a luoghi dove c’è meno pressione. E proprio come l’aria fuoriesce dall’alta pressione all’interno di un pallone gonfiato se l’apertura non è legata, l’aria nell’atmosfera si sposterà su un’area di pressione inferiore, creando vento., La velocità di quel vento può essere misurata usando uno strumento chiamato anemometro.
Un anemometro si presenta come una banderuola, ma invece di misurare quale direzione il vento soffia con puntatori, ha quattro tazze in modo che possa misurare con maggiore precisione la velocità del vento. Ogni tazza è attaccata all’estremità di un braccio orizzontale, ognuno dei quali è montato su un asse centrale, come raggi su una ruota. Quando il vento spinge nelle tazze, ruotano l’asse. Più veloce è il vento, più velocemente le tazze ruotano l’asse. Quanto velocemente girerà il tuo anemometro fatto in casa?
Sfondo
L’aria è costituita da piccole molecole., Quando le molecole vengono riscaldate, si muovono più velocemente. Di conseguenza, quando l’aria viene riscaldata, le sue molecole si muovono più velocemente e si distanziano più lontano, il che rende l’aria meno densa (il che significa che ci sono meno molecole in un dato volume). Ciò significa anche che l’aria ha una pressione complessiva inferiore. In confronto, l’aria fredda è fatta di molecole più strettamente imballate, quindi è più densa e ha una pressione relativamente più alta.
Poiché le pressioni dell’aria sono inclini a bilanciare, quando c’è un’area di pressione dell’aria relativamente inferiore, l’aria circostante nelle aree di pressione più elevata si muove., Questo movimento di aria da un’area di pressione più alta a un’area di pressione relativamente più bassa è ciò che genera vento. Quando il vento spinge le tazze sull’anemometro, girano attorno all’asse centrale. La velocità di rotazione delle tazze può essere misurata in giri al minuto (rpm) o quante volte una tazza ritorna nella posizione in cui è iniziata in un minuto. Di conseguenza, il vento più veloce si tradurrà in un numero di giri più alto di un movimento dell’aria più lento.,
Materiali
• Cinque a tre once bicchieri di carta (come Dixie Cups)
• la Carta di perforazione o affilato matita
• Righello
• Due cannucce
• Pin
• Cucitrice
• la Matita con gomma
• Ventola con velocità diverse (opzionale)
• Timer (opzionale)
Preparazione
• Preparare quattro tazze in questo modo: Punch un foro nel lato di ogni tazza, circa la metà di un pollice sotto il bordo.
• Per la quinta tazza, perforare quattro fori equidistanti sui lati, circa un quarto di pollice sotto il bordo. Perforare anche un foro al centro del fondo.,
Procedura
• Prendere una tazza a foro singolo e spingere una cannuccia attraverso il foro fino a circa un pollice della cannuccia è all’interno della tazza. Assicurarsi che la cannuccia sia orizzontale e pinzarla sul lato della tazza. Ripeti questo con un’altra tazza e una cannuccia a foro singolo.
• Spingere l’estremità vuota di ciascuna cannuccia in uno dei fori laterali nella tazza a cinque fori e fuori quello di fronte ad esso. Girare le tazze in modo che affrontino la stessa direzione. Perché pensi che le tazze dovrebbero affrontare la stessa direzione?,
• Spingere le estremità vuote di ciascuna cannuccia che sporge dalla quinta tazza nelle altre due tazze a foro singolo fino a circa un pollice della cannuccia all’interno di ciascuna tazza. Girare le nuove tazze in modo che tutti i fondi delle tazze affrontino la stessa direzione. Pinzare le estremità delle cannucce al lato di ogni tazza come hai fatto per le prime due tazze.
* Dopo essersi assicurati che tutte le tazze siano circa alla stessa distanza dal centro della tazza a cinque fori, spingere con cautela il perno attraverso le due cannucce dove si intersecano, nel mezzo della tazza a cinque fori. Prestare attenzione quando si maneggia il perno tagliente., Perché pensi che sia importante usare qualcosa di piccolo come un perno per questo?
• Spingere la matita attraverso il foro nella parte inferiore della tazza a cinque fori, gomma-end prima, fino a raggiungere le cannucce. Spingere con cautela il perno nella gomma.
* L’anemometro è ora pronto per misurare la velocità del vento. Mentre ti siedi, prova a soffiare molto delicatamente in una delle quattro tazze aperte per alcuni secondi, quindi soffia più forte. In che modo blowing harder ha cambiato il modo in cui gira l’anemometro? (Se si sente la testa leggera o vertigini, fermarsi e prendere una pausa.,)
• Extra: se hai una ventola che gira a velocità diverse, tieni l’anemometro davanti alla ventola e conta il numero di volte in cui una tazza gira completamente per 15 secondi, quindi moltiplica quel valore per quattro. Questo numero sarà in giri al minuto (rpm). Ripeti questo mantenendo la ventola alla stessa distanza, ma cambiando la sua velocità. Come è cambiato il numero di giri quando hai tenuto l’anemometro davanti alla ventola a una velocità lenta rispetto a una velocità più veloce? Rispetto alla velocità più veloce, pensi che il numero di giri sarebbe maggiore se hai usato il tuo anemometro all’esterno in una giornata molto ventosa?,
• Perché pensi che un vento più veloce faccia girare l’anemometro più velocemente?
• Extra: Qual è la velocità del vento fuori? Si può prendere il vostro anemometro fuori in una giornata ventosa o più giorni per misurare la velocità del vento. Potresti anche portare il tuo anemometro in luoghi diversi, come un campo aperto, uno stretto passaggio, una spiaggia vicino all’oceano o un grande lago, se vivi vicino a uno, per misurare e confrontare la velocità del vento in quei luoghi. Qual è la posizione più ventosa? Perché pensi che sia così ventoso?
• Extra: Qual è la velocità effettiva del vento, in miglia all’ora (mph), che si sta misurando?, Per determinare questo, prima calcola la circonferenza del cerchio fatto dalle tazze rotanti misurando la distanza attorno al cerchio che fanno (usando un metro a nastro o un pezzo di corda che puoi misurare con un righello). Quindi convertilo in miglia dividendo il numero di pollici per 12 per ottenere piedi e quindi dividendo quel numero per 5.280 (il numero di piedi in un miglio). Moltiplicare questo numero per rpm., Infine, dividi il tuo prodotto per 60 (per convertire i minuti in ore) e avrai un’approssimazione della velocità con cui l’anemometro gira (in mph), anche se questo non tiene conto dell’attrito.
Osservazioni e risultati
Sei riuscito a vedere il vento fare girare le tazze sull’anemometro? I venti più veloci hanno fatto girare le tazze dell’anemometro più velocemente rispetto ai venti più lenti?
Poiché l’aria è costituita da piccole molecole, quando il vento colpisce qualcosa sono tutte queste molecole che colpiscono l’oggetto., Questo è il motivo per cui quando sentiamo il vento sentiamo davvero queste molecole che ci colpiscono. Un vento più veloce ci colpisce più forte e muove anche le tazze sull’anemometro di più, rispetto a un vento più lento perché il vento più veloce muove le molecole ad una velocità più veloce. Di conseguenza, nello stesso lasso di tempo, un vento più veloce colpisce un oggetto con più molecole di un vento più lento.
Se siete stati in spiaggia o vicino a un grande specchio d’acqua, avrete notato che è spesso ventoso. Questo perché ci sono diverse pressioni d’aria dove molta acqua incontra la terra., L’acqua richiede più tempo per cambiare la sua temperatura rispetto alla terra, quindi durante il giorno la terra si riscalda più velocemente e una volta che il sole tramonta, la terra si raffredda più velocemente. Di conseguenza, durante il giorno c’è vento che soffia dall’oceano alla terra, o da un’area di pressione d’aria più alta (aria più fredda) a pressione più bassa (aria più calda); la sera il vento soffia dalla terra fredda all’oceano più caldo.,
per esplorare
“il Cambiamento Climatico Può Significare più Lento Venti” da “Scientific American”
Web Meteo per i Bambini presso La University Corporation for Atmospheric Research (UCAR)
“Misura della Velocità del Vento” da Thirteen/WNET, Educational Broadcasting Corporation, New York
“Vento” da Weatherwizkids.com
Sentire il Vento da Arthur Dorros
“Come un Vento Misuratore di Lavoro?”da Science Buddies
Questa attività ha portato a voi in collaborazione con Science Buddies e Cyberchase