sleutelbegrippen
atmosfeer
omgeving
snelheid
weer
Wind
Inleiding
Heb je je ooit afgevraagd hoe wind wordt gemaakt? Wind wordt veroorzaakt door een verschil in luchtdruk. Lucht reist van gebieden met hogere druk naar plaatsen waar er minder druk is. En net zoals lucht uit de hoge druk in een opgeblazen ballon stroomt als de opening niet is gebonden, zal lucht in de atmosfeer naar een lager drukgebied bewegen, waardoor wind ontstaat., De snelheid van die wind kan worden gemeten met behulp van een instrument genaamd een anemometer.een anemometer ziet eruit als een windwijzer, maar in plaats van te meten in welke richting de wind waait met wijzers, heeft hij vier kopjes zodat hij de windsnelheid nauwkeuriger kan meten. Elke beker is bevestigd aan het einde van een horizontale arm, die elk is gemonteerd op een centrale as, zoals spaken op een wiel. Wanneer de wind in de cups duwt, draaien ze de as. Hoe sneller de wind, hoe sneller de cups de as draaien. Hoe snel zal uw zelfgemaakte anemometer draaien?
Achtergrond
lucht bestaat uit kleine moleculen., Wanneer moleculen worden verwarmd, bewegen ze sneller. Bijgevolg, wanneer lucht wordt verwarmd, bewegen de moleculen sneller en worden verder uit elkaar, waardoor de lucht minder dicht (wat betekent dat er minder moleculen in een bepaald volume). Dit betekent ook dat de lucht een lagere totale druk heeft. In vergelijking, koude lucht is gemaakt van meer strak verpakte moleculen, en dus is het dichter en heeft relatief hogere druk.
omdat luchtdrukken geneigd zijn uit te balanceren, wanneer er een gebied is met relatief lagere luchtdruk, beweegt de omringende lucht in hogere drukgebieden binnen., Deze beweging van lucht van een hoger drukgebied naar een relatief lager drukgebied is wat wind genereert. Wanneer de wind de cups op de anemometer duwt, draaien ze rond de centrale as. Hoe snel de cups draaien kan worden gemeten in omwentelingen per minuut( tpm), of hoe vaak een cup terugkeert naar de positie waar het begon in een minuut. Daardoor zal een snellere wind resulteren in een hoger toerental dan een tragere luchtbeweging.,
materialen
* vijf kopjes van drie ounce papier (zoals Dixie Cups)
• perforeer of geslepen potlood
• Liniaal
• twee rietjes
• Pin
• nietmachine
• potlood met gum
• ventilator met verschillende snelheden (optioneel)
• Timer (Optioneel)
Voorbereiding
• Bereid vier kopjes op deze manier: Punch een gat in de zijkant van elk kopje, ongeveer een halve inch onder de rand.voor de vijfde Beker, punch vier gelijke afstand gaten in de zijkanten, ongeveer een kwart een inch onder de rand. Ook punch een gat in het midden van de bodem.,
Procedure
• Neem een beker met één gaatje en duw een rietje door het gat tot ongeveer een centimeter van het rietje in de beker zit. Zorg ervoor dat het rietje horizontaal is en nietje het aan de zijkant van de beker. Herhaal dit met een andere single-hole cup en rietje.
• duw het lege uiteinde van elk rietje in een van de zijdelingse gaten in de vijf-hole beker en uit de andere. Draai de kopjes zodat ze in dezelfde richting kijken. Waarom denk je dat de kopjes in dezelfde richting moeten kijken?,
• duw de lege uiteinden van elk rietje dat uit het vijfde kopje steekt in de andere twee bekers met één gat totdat er ongeveer een centimeter van het rietje in elk kopje zit. Draai de nieuwe cups zodat alle bodems van de cups in dezelfde richting kijken. Nietje de uiteinden van de rietjes aan de zijkant van elke beker zoals je deed voor de eerste twee kopjes.
* nadat u ervoor hebt gezorgd dat alle bekers ongeveer dezelfde afstand van het midden van de vijf-hole cup liggen, drukt u voorzichtig de pin door de twee rietjes waar ze elkaar snijden, in het midden van de vijf-hole cup. Wees voorzichtig bij het hanteren van de scherpe pen., Waarom denk je dat het belangrijk is om zoiets kleins als een speld hiervoor te gebruiken?
• duw het potlood door het gat in de bodem van de vijf-gaats Beker, gum-einde eerst, totdat het de rietjes bereikt. Duw de pin voorzichtig in de gum.
• de anemometer is nu klaar om de windsnelheden te meten. Probeer tijdens het zitten heel voorzichtig recht in een van de vier open cups te blazen gedurende een paar seconden, en blaas dan harder. Hoe heeft harder blazen veranderd hoe de anemometer draait? (Als u zich licht in het hoofd of duizelig voelt, stop dan en neem een adempauze.,)
• Extra: Als u een ventilator hebt die met verschillende snelheden Draait, houdt u de anemometer voor de ventilator en telt u het aantal keren dat een beker 15 seconden volledig ronddraait en vermenigvuldigt u die waarde met vier. Dit aantal wordt uitgedrukt in omwentelingen per minuut (tpm). Herhaal dit terwijl de ventilator op dezelfde afstand blijft, maar de snelheid verandert. Hoe veranderde het toerental toen je de anemometer voor de ventilator hield met een lage snelheid in vergelijking met een hogere snelheid? Vergeleken met de hogere snelheid, denk je dat het toerental groter zou zijn als je je anemometer buiten gebruikt op een zeer winderige dag?,
* Waarom denk je dat een snellere wind de anemometer sneller laat draaien?
* Extra: Wat is de snelheid van de wind buiten? U kunt uw anemometer buiten nemen op een winderige dag of over meerdere dagen om de windsnelheid te meten. U kunt ook uw anemometer meenemen naar verschillende locaties, zoals een open veld, een smalle doorgang, een strand aan de oceaan of een groot meer, als u in de buurt woont, om de windsnelheid op die plaatsen te meten en te vergelijken. Wat is de winderigste locatie? Waarom denk je dat het zo winderig is?
• Extra: Wat is de werkelijke windsnelheid, in mijl per uur (mph), die u meet?, Om dit te bepalen, bereken eerst de omtrek van de cirkel gemaakt door de roterende cups door het meten van de afstand rond de cirkel die ze maken (met behulp van een meetlint of een stuk touw kunt u meten met een liniaal). Zet dit dan om in mijlen door het aantal inches te delen door 12 om voeten te krijgen en dan dat getal te delen door 5.280 (het aantal voeten in een mijl). Vermenigvuldig dit getal met rpm., Tot slot, deel je product door 60 (Om minuten om te zetten in uren) en je hebt een benadering van de snelheid waarmee de anemometer draait (in mph), hoewel dit geen rekening houdt met wrijving.
observaties en resultaten
kon je zien dat de wind de cups op de anemometer doet ronddraaien? Hebben de anemometer cups sneller gedraaid dan de langzamere Wind?omdat lucht bestaat uit kleine moleculen, raken al deze moleculen het object als de wind iets raakt., Dit is waarom wanneer we de wind voelen, we echt voelen dat deze moleculen ons raken. Een snellere wind raakt ons harder, en beweegt ook de kopjes op de anemometer meer, vergeleken met een langzamere wind omdat de snellere wind de moleculen sneller beweegt. Bijgevolg, in dezelfde tijd, raakt een snellere wind een object met meer moleculen dan een langzamere wind.
Als u op het strand of in de buurt van een grote hoeveelheid water bent geweest, heeft u misschien gemerkt dat het vaak winderig is. Dit komt omdat er verschillende luchtdruk waar veel water voldoet aan het land., Water kost meer tijd om zijn temperatuur te veranderen in vergelijking met land, dus overdag warmt het land sneller op, en als de zon onder gaat koelt het land sneller. Als gevolg daarvan waait er overdag wind van de oceaan naar het land, of van een gebied van hogere luchtdruk (koudere lucht) naar lagere druk (warmere lucht); ‘ s avonds waait de wind van het koude land naar de warmere Oceaan.,”Climate Change May Mean Slower Winds” van Scientific American Web Weather for Kids van de University Corporation for Atmospheric Research (UCAR) “Measuring Wind Speed” van Thirteen/ WNET, Educational Broadcasting Corporation, New York Weatherwizkids.com Feel the Wind by Arthur Dorros ” How Does a Wind Meter Work?”van Science Buddies
deze activiteit werd u aangeboden in samenwerking met Science Buddies en Cyberchase