nyckelbegrepp
atmosfär
miljö
hastighet
väder
vind
introduktion
har du någonsin undrat hur vind görs? Vind orsakas av en skillnad i lufttrycket. Luft färdas från områden med högre tryck till platser där det finns mindre tryck. Och precis som luften rinner ut ur det höga trycket inuti en uppblåst ballong om öppningen inte är bunden, kommer luften i atmosfären att flytta till ett lägre tryckområde, vilket skapar vind., Hastigheten på den vinden kan mätas med hjälp av ett verktyg som kallas en anemometer.
en anemometer ser ut som en vindflöjel, men i stället för att mäta vilken riktning vinden blåser med pekare har den fyra koppar så att den kan mäta vindhastigheten mer exakt. Varje kopp är fäst vid änden av en horisontell arm, som var och en är monterad på en central axel, som ekrar på ett hjul. När vinden skjuter in i kopparna roterar de axeln. Ju snabbare vinden desto snabbare vrider kopparna axeln. Hur snabbt kommer din hemlagad anemometer virvel?
Bakgrund
luft består av små molekyler., När molekyler upphettas rör de sig snabbare. Följaktligen, när luften upphettas, rör sig dess molekyler snabbare och blir åtskilda längre ifrån varandra, vilket gör luften mindre tät (vilket innebär att det finns färre molekyler i en given volym). Detta innebär också att luften har ett lägre totaltryck. I jämförelse är kall luft gjord av tätare packade molekyler, och så är den tätare och har relativt högre tryck.
eftersom lufttryck är benägna att balansera ut, när det finns ett område med relativt lägre lufttryck, rör sig den omgivande luften i högre tryckområden in., Denna rörelse av luft från ett högre tryckområde till ett relativt lägre tryckområde är det som genererar vind. När vinden trycker på kopparna på anemometern snurrar de runt den centrala axeln. Hur snabbt kopparna roterar kan mätas i varv per minut (rpm), eller hur många gånger en kopp återgår till den position där den började på en minut. Följaktligen kommer snabbare vind att resultera i ett högre varvtal än en långsammare luftrörelse.,
Materialr• * fem tre uns papper koppar (såsom Dixie koppar)
* papper hål punch eller vässade penna
* linjal
* Två sugrör
* Pin
* häftapparat
* penna med suddgummi
* fläkt med olika hastigheter (tillval)
• Timer (tillval)
förberedelse
• Förbered fyra koppar på detta sätt: slå ett hål i sidan av varje kopp, ungefär en halv tum under fälgen.
• för den femte koppen, slå fyra lika placerade hål i sidorna, ungefär en fjärdedel en tum under fälgen. Slå också ett hål i mitten av botten.,
procedur r• * ta en enda håls kopp och tryck ett sugrör genom hålet tills ungefär en tum av halmen är inne i koppen. Se till att halmen är horisontell och häfta den till sidan av koppen. Upprepa detta med en annan enhålskopp och halm.
• tryck den tomma änden av varje halm i ett av sidohålen i femhålskoppen och ut den tvärs över den. Vrid kopparna så att de står i samma riktning. Varför tror du att kopparna ska möta samma riktning?,
• Tryck in de tomma ändarna på varje halm som sticker ut från den femte koppen i de andra två enkelhålsmuggar tills ungefär en tum av halmen är inuti varje kopp. Vrid de nya kopparna så att alla botten av kopparna står i samma riktning. Häfta ändarna av strån till sidan av varje kopp som du gjorde för de två första kopparna.r• * När du har kontrollerat att alla koppar är ungefär samma avstånd från mitten av femhålskoppen, tryck försiktigt stiftet genom de två strån där de skär, i mitten av femhålskoppen. Var försiktig när du hanterar den vassa stiftet., Varför tycker du att det är viktigt att använda något så litet som en stift för detta?
• Tryck pennan genom hålet i botten av femhålskoppen, suddgummi-avsluta först tills den når strån. Tryck försiktigt stiftet i suddgummi.
• anemometern är nu redo att mäta vindhastigheter. När du sitter ner, försök att blåsa mycket försiktigt rakt in i en av de fyra öppna kopparna i några sekunder och blås sedan hårdare. Hur förändrade blåser hårdare hur anemometern vänder? (Om du känner dig yr eller yr, sluta och ta en paus.,)
• Extra: om du har en fläkt som vänder med olika hastigheter, håll anemometern framför fläkten och räkna antalet gånger en kopp helt vänder i 15 sekunder, sedan multiplicera det värdet med fyra. Detta nummer kommer att vara i varv per minut (rpm). Upprepa detta samtidigt som fläkten hålls på samma avstånd, men ändrar hastigheten. Hur förändrades varvtalet när du höll anemometern framför fläkten med en långsam hastighet jämfört med en snabbare hastighet? Jämfört med den snabbare hastigheten, tror du att varvtalet skulle vara större om du använde din anemometer utanför på en mycket blåsig dag?,r• * Varför tror du att en snabbare vind gör anemometern snurra snabbare?r• * Extra: Vad är hastigheten på vinden utanför? Du kan ta din anemometer utanför på en blåsig dag eller över flera dagar för att mäta vindhastigheten. Du kan också ta din anemometer till olika platser, till exempel ett öppet fält, en smal passage, en strand vid havet eller en stor sjö, om du bor nära en, för att mäta och jämföra vindhastigheten på dessa platser. Vad är den blåsigaste platsen? Varför tror du att det är så blåsigt?
• Extra: Vad är den faktiska hastigheten på vinden, i miles per timme (mph), att du mäter?, För att bestämma detta, beräkna först omkretsen av cirkeln som gjorts av de roterande kopparna genom att mäta avståndet runt cirkeln som de gör (med hjälp av ett måttband eller en sträng kan du mäta med en linjal). Sedan konvertera detta till miles genom att dividera antalet inches med 12 för att få fötter och sedan dividera det numret med 5,280 (antalet fötter i en mil). Multiplicera detta nummer med rpm., Slutligen dela din produkt med 60 (för att konvertera minuter till timmar) och du kommer att ha en approximation av hastigheten vid vilken anemometern snurrar (i mph), även om detta inte tar friktion för att ta hänsyn till.
observationer och resultat
kunde du se vinden göra kopparna på anemometern snurra runt? Gjorde de snabbare vindarna att anemometerkopparna snurrar snabbare jämfört med de långsammare vindarna?
eftersom luften består av små molekyler, när vinden träffar något är det alla dessa molekyler som träffar objektet., Det är därför när vi känner vinden vi verkligen känner dessa molekyler slår oss. En snabbare vind slår oss hårdare, och flyttar också kopparna på anemometern mer, jämfört med en långsammare vind eftersom den snabbare vinden flyttar molekylerna med en snabbare hastighet. Följaktligen träffar en snabbare Vind i samma tid ett objekt med fler molekyler än en långsammare vind gör.
om du har varit på stranden eller nära en stor vattensamling, kanske du har märkt att det ofta blåsigt. Detta beror på att det finns olika lufttryck där mycket vatten möter landet., Vatten tar mer tid att ändra temperaturen jämfört med mark, så under dagen värmer landet upp snabbare, och när solen går ner kyler landet snabbare. Följaktligen är det under dagen vind som blåser från havet till landet, eller från ett område med högre lufttryck (kallare luft) till lägre tryck (varmare luft); på kvällen blåser vinden från det kalla landet till det varmare havet.,
mer att utforska
”klimatförändringar kan innebära långsammare vindar” från Vetenskapliga amerikanska
Webbväder för barn från University Corporation for Atmospheric Research (UCAR)
”mäta Vindhastighet” från tretton/WNET, Educational Broadcasting Corporation, New York
”vind” från Weatherwizkids.com
Känn vinden av Arthur Dorros
” Hur fungerar en vindmätare?”from Science Buddies
denna aktivitet kom till dig i samarbete med Science Buddies och Cyberchase