sentrale begreper
Atmosfære
Miljø
Hastighet
Været
Vind
Innledning
Har du noen gang lurt på hvordan vinden er gjort? Vinden er forårsaket av en forskjell i lufttrykket. Air reiser fra områder av høyere press til steder der det er mindre press. Og akkurat som luft strømmer ut av høyt trykk inne i en oppblåst ballong hvis åpningen er ikke bundet, luft i atmosfæren vil flytte til et lavere press området, skaper vind., Hastigheten av at vinden kan måles ved hjelp av et verktøy som kalles en vindmåler.
En vindmåler ser ut som en værhane, men i stedet for å måle hvilken retning vinden blåser med pekere, den har fire kopper slik at det kan mer nøyaktig måle vindhastighet. Hver kopp er festet til enden av en horisontal arm, som hver er montert på en sentral akse, som eikene på et hjul. Når vinden skyver inn koppene, de roter aksen. Jo raskere vind, jo raskere kopper spinn aksen. Hvor fort vil hjemmelaget vindmåler virvel?
Bakgrunn
Luft består av små molekyler., Når molekylene er oppvarmet, de beveger seg raskere. Følgelig, når luften varmes opp, sin molekylene bevege seg raskere og bli plassert lengre fra hverandre, som gjør luften mindre tett (noe som betyr at det er færre molekyler i et gitt volum). Dette betyr også at luften har en generelt lavere trykk. I sammenligningen, kald luft er laget av mer fullpakket molekyler, og så er det tettere og har relativt høyere trykk.
Fordi lufttrykk er tilbøyelig til å balansere ut, når det er et område med relativt lavt lufttrykk, den omkringliggende luften i høyere press områder beveger seg i., Denne bevegelsen av luft fra et høyere press område til et relativt lavt trykk-området er det som genererer vind. Når vinden skyver kopper på vindmåler, de spinner rundt den sentrale aksen. Hvor fort kopper revolve kan være målt i omdreininger per minutt (rpm), eller hvor mange ganger en kopp returnerer til den posisjonen der det startet i ett minutt. Følgelig, raskere vind vil resultere i en høyere turtall enn det en langsommere luft i bevegelse.,
Materialer
• Fem tre-unse papir kopper (for eksempel Dixie Kopper)
• Papir hulling eller skjerpet blyant
• Linjal
• To sugerør
• Pin-kode
• Stiftemaskin
• Blyant med viskelær
• Vifte med forskjellige hastigheter (valgfritt)
• Tidtakeren (valgfritt)
Forberedelse
• Forberede fire kopper denne måten: Punch ett hull i siden av hver kopp, ca en halv cm under kanten.
• For det femte cup, punch fire jevne mellomrom hull i sidene, og om lag en fjerdedel av en tomme under kanten. Også punch ett hull i midten av bunnen.,
Prosedyre
• Ta en single-hull cup og presse et sugerør gjennom hullet før om en tomme av halm er inne i koppen. Kontroller at halm er horisontal og stift den til side av koppen. Gjenta dette med en annen single-hull cup og halm.
• Skyv tom slutten av hvert strå i en av de side hull i fem-hull cup og ut over fra det. Slå av kopper, slik at de vender i samme retning. Hvorfor tror du koppene skal peke i samme retning?,
• Skyv tom endene av hvert strå som stikker fra den femte koppen i de to andre single-hull kopper før om en tomme av halm er inne i hver kopp. Slå den nye kopper, slik at hele bunnen av kopper ansiktet i samme retning. Stift endene av sugerør til siden av hver kopp, som du gjorde i de første to kopper.
• Etter at alle koppene omtrent samme avstand fra sentrum av fem-hull cup, skyv pin gjennom to sugerør hvor de møtes, i den midterste av de fem-hull cup. Vær forsiktig når du håndterer skarp pinne., Hvorfor tror du det er viktig å bruke noe så lite som en pin-kode for dette?
• Trykk på blyant gjennom hullet i bunnen av fem-hull cup, viskelær-enden først, helt til den når sugerør. Skyv inn pin-viskelær.
• vindmåleren er nå klar til å måle vindhastighet. Mens du sitter ned, kan du prøve å blåse veldig forsiktig rett inn i en av de fire åpne kopper for et par sekunder, så blås hardere. Hvordan klarte å blåse hardere endre hvordan vindmåler slår? (Hvis du føler deg svimmel eller ør, stopp og ta en pust i bakken.,)
• Ekstra: Hvis du har en vifte som svinger i forskjellige hastigheter, hold vindmåler foran viften og telle antall ganger en kopp helt snur seg rundt i 15 sekunder, for så å multiplisere denne verdien med fire. Dette nummeret vil være i omdreininger per minutt (rpm). Gjenta dette mens du holder viften på samme avstand, men å endre hastighet. Hvordan gjorde rpm endres når du holdt vindmåler foran viften som i sakte fart sammenlignet med en raskere hastighet? Sammenlignet med raskere hastighet, tror du at rpm vil være større hvis du brukte vindmåler ute på en meget vindfull dag?,
• Hvorfor tror du en raskere vind gjør vindmåler spinne fortere?
• Ekstra: Hva er hastigheten på vinden utenfor? Du kan ta vindmåler utenfor på en vindfull dag eller over flere dager for å måle vindhastighet. Du kan også ta vindmåler til forskjellige steder, for eksempel et åpent felt, en smal passasje, en strand ved havet eller en stor innsjø, hvis du bor i nærheten av en, for å måle og sammenligne vindhastighet på disse stedene. Hva er de forblåste stedet? Hvorfor tror du det er så mye vind?
• Ekstra: Hva er den faktiske hastigheten på vinden, i miles per hour (mph), som du måler?, For å avgjøre dette, først beregne omkretsen av sirkelen laget av den roterende cups ved å måle avstanden rundt sirkelen som de gjør (ved hjelp av et målebånd eller en hyssing kan du måle med en linjal). Deretter konvertere dette til miles) ved å dividere antall tommer med 12 for å få føtter og deretter dividere dette tallet med 5,280 (antall meter i en mile). Multipliser dette tallet med rpm., Til slutt, dividere produktet med 60 (for å konvertere minutter til timer) og du vil ha en tilnærmelse til den hastigheten som den vindmåler er spinning (i km / t), selv om dette ikke ta friksjon på konto.
Observasjoner og resultater
Var du i stand til å se vind gjør koppene på vindmåler snurre rundt? Gjorde den raskere vind gjøre vindmåler kopper spinne raskere sammenlignet med de tregere vind?
Fordi det er luft som består av små molekyler, når vinden treffer noe det er alle disse molekylene som treffer objektet., Dette er grunnen til at når vi føler vinden vi er virkelig følelsen disse molekylene å treffe oss. En raskere vinden treffer oss hardere, og også beveger kopper på vindmåler mer, sammenlignet med en svakere vind fordi raskere vinden beveger seg molekyler ved en raskere hastighet. Følgelig, på samme tid, en raskere vinden treffer et objekt med flere molekyler enn en langsommere vind gjør.
Hvis du har vært på stranden eller i nærheten av en stor kropp av vann, kan du ha lagt merke til at det ofte er mye vind. Dette er fordi det er forskjellig lufttrykk hvor mye vann møter land., Vann tar mer tid å endre sin temperatur sammenlignet med land, så i løpet av dagen landet varmes opp raskere, og når solen går ned landet kjøles raskere. Følgelig, i løpet av dagen det er vinden blåser fra havet til land, eller fra et område med høyere lufttrykk (kaldere luft) for å senke blodtrykk (varmere luft), og i kveld vinden blåser fra den kalde land til varmere hav.,
Mer å utforske
«Klimaendringene Kan Bety Lavere Vind» fra Scientific American
Web Været for Barn fra University Corporation for Atmospheric Research (UCAR)
«Måle vindhastighet» fra Tretten/WNET, Pedagogisk Broadcasting Corporation, New York
«Vind» fra Weatherwizkids.com
Føle Vinden av Arthur Dorros
«Hvordan Gjør en Vind Meter Arbeid?»fra Vitenskap Kamerater
Denne aktiviteten er brakt til deg i samarbeid med Vitenskap Buddies og Cyberchase