Как сделать анемометр своими руками: Как сделать самодельный анемометр (измеритель скорости ветра) — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Как сделать самодельный анемометр (измеритель скорости ветра)

Как сделать самодельный анемометр (измеритель скорости ветра)

Появилась задача собрать для одного проекта анемометр, чтобы снимать данные можно было на компьютере по интерфейсу USB. В статье речь пойдет больше о самом анемометре, чем о системе обработки данных с него:

1. Компоненты

Итак, для изготовления изделия понадобились следующие компоненты:
Шариковая мышь Mitsumi — 1 шт.
Мячик для пинг-понга — 2 шт.
Кусок оргстекла подходящего размера
Медная проволока сечением 2,5 мм2 — 3 см
Стержень от шариковой ручки — 1 шт.
Палочка от конфеты чупа-чупс — 1 шт.
Клипса для кабеля — 1 шт.
Полый латунный бочонок 1 шт.

2. Изготовление крыльчатки

К латунному бочонку были припаяны 3 куска медной проволоки длиной 1 см каждый под углом 120 градусов. В отверстие бочонка я припаял стойку из китайского плеера с резьбой на конце.

Трубочку от конфеты разрезал на 3 части длиной около 2 см.

Разрезал пополам 2 шарика и с помощью мелких шурупов из того же плеера и полистирольного клея (клеевым пистолетом) прикрепил половинки шарика к трубочкам от чупа-чупса.

Трубочки с половинками шарика надел на припаянные куски проволоки, сверху все закрепил клеем.

3. Изготовление основной части

Несущим элементом анемометра является металлический стержень от шариковой ручки. В нижнюю часть стержня (куда вставлялась пробка) я вставил диск от мышки (энкодер). В конструкции самой мышки нижняя часть энкодера упиралась в корпус мышки образуя точечный подшипник, там была смазка, поэтому энкодер легко крутился. Но нужно было зафиксировать верхнюю часть стержня, для этого я подобрал подходящий кусок пластика с отверстием точно по диаметру стержня (такой кусок был вырезан из системы выдвигания каретки CD-ROMa). Оставалось решить проблему с тем, чтобы стержень с энкодером не выпадал из точечного подшипника, поэтому на стержне непосредственно перед удерживающим элементом я напаял несколько капель припоя.

Таким образом, стержень свободно крутился в удерживающей конструкции, но не выпадал из подшипника.

Причина, по которой была выбрана схема с энкодером, следующая: все статьи о самодельных анемометрах в Интернете описывали их изготовление на базе двигателя постоянного тока от плеера, CD-ROMa или еще какого изделия. Проблема с такими устройствами во первых в их калибровке и малой точности при малой скорости ветра, а во вторых — в нелинейной характеристике скорости ветра по отношению к выходному напряжению, т.е. для передачи информации на компьютер есть определенные проблемы, нужно просчитывать закон изменения напряжения или тока от скорости ветра. При использовании энкодера такой проблемы нет, так как зависимость получается линейной. Точность высочайшая, так как энкодер дает около 50 импульсов на один оборот оси анемометра, но несколько усложняется схема преобразователя, в котором стоит микроконтроллер, считающий количество импульсов в секунду на одном из портов и выдающий это значение в порт USB.

4. Испытания и калибровка

Для калибровки был использован лабораторный анемометр:

Весь процесс наглядно виден на роликах:

Спасибо за внимание.

Автор: alk0v

принцип действия, изготовление и подключение устройства

Дата публикации: 23 мая 2019

Содержание

Основные виды и варианты использования анемометра
Чашечный анемометр своими руками: схема устройства
Схема подключения и настройки анемометра

Определить на глаз точную скорость ветра не представляется возможным. Но в этом есть насущная необходимость, тем более что сегодня сила ветра успешно применяется в качестве альтернативного источника электрической энергии. Поэтому для получения точных данных о скорости ветра разработан и сконструирован специальный прибор – анемометр. В зависимости от используемых материалов и выполняемых функций различают несколько моделей анемометров, находящих широкое применение в быту, в лабораториях и на промышленных предприятиях.

Основные виды и варианты использования анемометра

Наиболее распространенные модели анемометра – это:

Ручная модель с крыльчаткой, или так называемый лопастной анемометр. Его принцип действия напоминает работу вентилятора, что дало устройству еще одно название – вентиляционный анемометр. Попадая на широкую площадь поверхности лопастей, воздушная масса меняет интенсивность их вращения и позволяет легко рассчитать скорость ветра. От крыльчатки с помощью зубчатого колесного устройства запускается счетный механизм, отмечающий количество оборотов лопастей за единицу времени. Остается только вычислить скорость, которая будет равна произведению длины окружности траектории лопастей и количества оборотов. В числе главного преимущества данной модели – возможность определить не только скорость, но и направление ветра. Область применения лопастного анемометра – измерение параметров воздушных потоков в системах вентиляции и трубопроводах.

Чашечный анемометр. Первая модель, сконструированная человеком для измерения скорости ветра. Лопасти устройства напоминают небольшие чашки, последовательно размещенные на концах металлической конструкции и направленные в одну сторону. Принцип работы чашечного анемометра аналогичен действию лопастной модели. Счетчик, «зашитый» в пластиковый корпус, точно определяет количество полных оборотов лопастей за единицу времени. Такой анемометр можно легко сделать своими руками.

Термоанемометр – выполняет сразу две функции: определяет скорость и температуру воздушных масс. Принцип работы базируется на законах акустики: прибор улавливает звук, определяет его скорость и рассчитывает скорость ветра, одновременно отмечая его температуру. Электронная «начинка» гарантирует точность измерений и оперативную корректировку данных по мере изменения интенсивности перемещения воздушных масс. Термоанемометр находит широкое применение в ходе лабораторных исследований и контрольных замеров микроклиматических условий на рабочем месте в крупных промышленных цехах.

Принцип действия анемометров всех перечисленных моделей практически одинаков. Закрепленное на высоком шесте устройство поднимают как можно выше и устанавливают в направлении, позволяющем точно уловить движение воздушных масс. Механические анемометры контролируют по поверочному устройству, входящему в комплект поставки. На индукционных моделях показания, выраженные в метрах в секунду, отображаются на встроенном циферблате.

Чашечный анемометр своими руками: схема устройства

Для изготовления самодельного анемометра в домашних условиях понадобится старая модель видеомагнитофона. Его блок вращения головок станет основой будущей конструкции. Для этого с узла снимают лишние детали, чтобы получить в остатке только каркас с осью, блок подшипников и шайбу для крепления двигателя.

Всего перечисленного вполне достаточно для замеров и расчета энергии ветра. Для дальнейшей работы потребуются домашние электроинструменты и немного терпения:

Во вращающейся части высверливаются отверстия диаметром 4мм, на которых будут устанавливаться чашки лопастей. Три отверстия на одной из них уже есть – это места креплений внутренних узлов в разобранном магнитофоне. По ним стоит ориентироваться, выбирая места для оставшихся девяти отверстий.
В отверстия вставляют болты типа М4 длиной 10мм. Надежно закрепить чашки и исключить их вращение на оси лопасти помогут резиновые шайбы, вырезанные из старой велосипедной камеры.
Теперь нужно взять 4 пластмассовые кружки для воды одного размера и просверлить в дне отверстие 4мм. Ручки чашек срезают «под корень».
Чашки крепят на оси, разворачивая их в одном направлении и фиксируя с помощью болтов и резиновых шайб. Полностью собранная конструкция должна легко вращаться под воздействием даже легкого ветра.

Теперь можно собрать конструкцию полностью. Для этого:

На вращающуюся часть узла устанавливается и крепится магнит, еще один элемент старого велосипеда. Затем проводится балансировка узла вращения, чтобы исключить одновременное вращение шеста вместе с движущимися лопастями.
В качестве счетного датчика можно использовать снятый с велосипеда мини-компьютер. Его приклеивают к неподвижной части узла, закрыв магнит листом картона. Обязательно стоит проверить датчик тестером на быстроту срабатывания.
Остается подключить кабель и закрепить на неподвижной части устройства кусок металлического уголка для последующего монтажа конструкции.

Схема подключения и настройки анемометра

Для точной настройки самодельного анемометра потребуется стандартная модель устройства, изготовленная в заводских условиях. В ходе одновременно выполняемых замеров показания обоих приборов должны полностью совпадать. В случае если достать готовую модель устройства не представляется возможным, самодельный анемометр можно проверить в ходе движения автомобиля в условиях полного отсутствия ветра.

Количество вращений лопастей должно соответствовать показаниям спидометра. Остается только рассчитать радиус колеса в мм и сделать соответствующий перерасчет по геометрическим размерам анемометра.

После проверки точности измерения можно приступать к установке конструкции на крышу дома. Для этого понадобится достаточно высокий прочный шест, чтобы измеряемый поток воздушных масс не ограничивали расположенные рядом деревья и постройки. И для полного завершения работ остается только подключить электронную часть прибора. Теперь анемометр полностью готов выполнять свою основную функцию – фиксировать точную скорость ветра за окном.

Как сделать анемометр

Устройство для измерения скорости ветра называется анемометром. Узнайте, как сделать анемометр своими руками дома или в классе. Возьмите его на улицу, чтобы увидеть, как быстро дует ветер. Все, что вам нужно, это несколько простых материалов, чтобы начать! Мы любим веселые и практические инженерные проекты для детей!

Сделать анемометр для весны Наука

Весна — идеальное время года для науки! Есть так много интересных тем для изучения. В это время года наши любимые темы для обучения детей весне включают Погода и радуга, геология, День Земли и конечно растения!

Приготовьтесь добавить это увлекательное занятие по науке о погоде в свои планы уроков в этом сезоне. Наши научные занятия и эксперименты разработаны с заботой о вас, родителях или учителях!

Простота настройки, быстрота выполнения, выполнение большинства действий занимает от 15 до 30 минут и доставляет массу удовольствия! Кроме того, наши списки расходных материалов обычно содержат только бесплатные или дешевые материалы, которые вы можете достать из дома!

Давайте узнаем об анемометрах, что они измеряют и как работают! Пока вы этим занимаетесь, обязательно ознакомьтесь с другими весенними научными занятиями.

Что такое анемометр?

Анемометр — это устройство, используемое для измерения скорости и направления ветра. Знаете ли вы, что слово «анемометр» происходит от греческого слова «ветер», что означает анемос ?

Существуют различные типы анемометров, но наиболее распространенным типом является чашечный анемометр . Анемометр может быть ручным или цифровым.

Как работает анемометр?

Чашечный анемометр имеет три или четыре чашки, прикрепленные к вертикальной оси. Когда дует ветер, чашки вращаются вокруг оси. Скорость чашек пропорциональна скорости ветра, и анемометр может измерять эту скорость с помощью датчиков или механических устройств.

Анемометр также может измерять направление ветра с помощью флюгера или флюгера. Флюгер представляет собой плоскую или стреловидную пластину, которая крепится сверху анемометра. Флюгер может свободно вращаться горизонтально и всегда указывает на ветер, предоставляя информацию о направлении ветра.

Для чего используется анемометр?

Анемометры — важные инструменты для метеорологов, которые изучают погодные условия. Они также важны для физиков, изучающих движение воздуха. Узнайте больше о разных типах ученых.

Анемометры используются для контроля безопасности высотных сооружений, управления ветряными турбинами и управления судами. Они используются на большинстве метеостанций — от Арктики до пустынных районов. Это потому, что скорость ветра может указывать на изменение погодных условий. Например, приближающийся шторм, что важно для летчиков, инженеров и климатологов.

Большие ветряные турбины даже имеют встроенные анемометры для измерения скорости ветра, которые могут остановить вращение турбин, если ветер дует слишком быстро.

Соберите анемометр своими руками

Дополните этот проект практическими инженерными работами, постройте ветряную мельницу или аэродинамическую трубу !

Расходные материалы:

4 бумажных стаканчика
2 соломинки
Гвоздь
Карандаш
Лента
Дырокол
Чашка с отверстием для соломинки

Как сделать анемометр

ШАГ 1: Используйте дырокол, чтобы сделать два отверстия друг напротив друга, в каждой из ваших чашек.

ШАГ 2: Проденьте соломинку через отверстия так, чтобы на каждой соломинке было по две чашки (все должны быть направлены в одну сторону).

ШАГ 3: Протолкните ноготь через каждую соломинку, а затем в ластик карандаша. Положите карандаш в чашку.

ШАГ 4: Заклейте скотчем место пересечения двух соломинок.

ШАГ 5: Выйдите на улицу в ветреный день и посмотрите, что получится! Как быстро движется ветер?

Дополнительные ресурсы STEM для начала работы

Вот несколько ресурсов, которые помогут вам более эффективно представить STEM своим детям или ученикам и чувствовать себя уверенно при представлении материалов. Вы найдете полезные бесплатные печатные формы повсюду.

Объяснение процесса проектирования
Ученый против. Инженер
Инженерные слова
Вопросы для размышления (заставьте их говорить об этом!)
Книги BEST STEM для детей
14 книг по инженерии для детей
Календарь соревнований младшего инженера (бесплатно)
Необходимый список расходных материалов STEM

Другие забавные занятия по погоде

Когда вы закончите это научное задание по ветру, почему бы не исследовать больше с одной из этих идей ниже. Вы можете найти все наши занятий по науке о Земле для детей здесь !

Узнайте, как формируется торнадо с помощью простого торнадо в бутылке .

Исследуй откуда идет дождь .

Узнайте об эрозии почвы для детей .

Соберите ветряную мельницу из бумажных стаканчиков и соломинок.

Определите слоев атмосферы с помощью этих распечатываемых листов.

Установите круговорот воды в бутылке или круговорот воды в сумке для науки о погоде.

Printable Spring Pack

Если вы хотите, чтобы все ваши печатные задания были в одном удобном месте, а также эксклюзивные рабочие листы на весеннюю тему, наши 300+ страниц Spring STEM Project Pack — это то, что вам нужно!

Погода, геология, растения, жизненные циклы и многое другое!

Создание анемометра для измерения скорости ветра — задание

Quick Look

Уровень: 4 (3-5)

Необходимое время: 45 минут

Расходные материалы Стоимость/группа: 1,00 долл. США

Размер группы: 2

Зависимость от деятельности: Нет

Связанное неформальное обучение: Сборка анемометра

предметных областей: Физические науки, наука и технологии

Доля:

TE Информационный бюллетень

Краткое содержание

Учащиеся создают собственные анемометры — приборы для измерения скорости ветра. Они видят, как анемометр измеряет скорость ветра, проводя измерения в разных школах. Они также узнают о различных типах анемометров, реальных приложениях и о том, как информация о скорости ветра помогает инженерам решить, где разместить ветряные турбины.

Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

Инженерное подключение

Инженеры разрабатывают датчики, которые измеряют скорость и направление ветра для многих целей. В аэропортах эти данные в режиме реального времени помогают пилотам. Для прогноза погоды собираются данные о морских буях, морских судах, портах и на суше. В целях безопасности и эффективности железные дороги устанавливают датчики ветра, которые сообщают об условиях маршрута, поскольку порывы сильного ветра вызывают потерю мощности поезда и сход с рельсов и даже обрушивают пустые товарные вагоны. Датчики ветра также контролируют условия вблизи промышленных кранов, открытых крыш или в других местах, где сильный ветер может быть опасен. Датчики на химических заводах, нефтеперерабатывающих заводах, мусоросжигательных заводах и полигонах контролируют ветровые условия в случае выброса вредных веществ или указывают, слишком ли силен ветер для погрузки пылевидных материалов или порошков. Данные датчиков также используются для управления отоплением и вентиляцией в атриумах офисных зданий и подземных шахтах.

Цели обучения

После этого задания учащиеся должны уметь:

Определение анемометра как прибора, используемого для измерения скорости ветра.
Используйте анемометр, чтобы предсказать, является ли место хорошим местом для размещения ветряной турбины.
Опишите, почему инженеры хотят знать скорость ветра при определении места размещения ветряных турбин.

Образовательные стандарты

Каждый урок или занятие TeachEngineering соотносится с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards. org).

В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естествознание или математика; внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .

NGSS: научные стандарты следующего поколения — наука

Общие базовые государственные стандарты — математика

Представлять и решать задачи на умножение и деление. (Оценка 3) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу

Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Выполнять операции с многозначными целыми числами и с десятичными до сотых. (Оценка 5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу

Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – технология

Энергия приходит в разных формах. (Оценки 3 — 5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу

Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Модели используются для передачи и проверки дизайнерских идей и процессов. (Оценки 3 — 5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу

Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ
Предложите выравнивание, не указанное выше
Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Подписаться

Подпишитесь на нашу рассылку новостей, чтобы получать внутреннюю информацию обо всем, что связано с TeachEngineering, например, о новых функциях сайта, обновлениях учебных программ, выпусках видео и многом другом!

PS: Мы никому не передаем личную информацию и электронные письма.

Список материалов

Каждой группе нужно:

4 маленьких бумажных стаканчика

нажимной штифт

заточенный карандаш с ластиком на конце

таймер на телефоне, часах или часах

жесткий гофрированный картон (достаточно, чтобы вырезать две полоски одинакового размера, каждая длиной от 13 до 23 см [от 5 до 9 дюймов] для каждой команды; идеально подходят бывшие в употреблении коробки)

пластилин для лепки (около 85 г, или 3 унции, или ¼ стакана)

ножницы

маркеры

линейки (для измерения)

степлер

Рабочий лист анемометра

Рабочие листы и вложения

Рабочий лист анемометра (pdf)

Ответы на рабочий лист анемометра (pdf)
Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_energy2_lesson07_activity1], чтобы распечатать или загрузить.
Больше учебных программ, подобных этому

Высшая элементарная деятельность

Энергия ветра

Учащиеся развивают понимание того, как инженеры используют ветер для выработки электроэнергии. Студенческие команды строят модели анемометров, чтобы лучше понимать и измерять скорость ветра.

Ветровая энергия

Высший элементарный урок

Она дует! Ветер как возобновляемый источник энергии

Студенты узнают о ветре как источнике возобновляемой энергии и изучают преимущества и недостатки ветряных турбин и ветровых электростанций. Они также узнают об эффективности ветряных турбин в различных погодных условиях и о том, как инженеры работают над созданием более дешевой, надежной и надежной ветроэнергетики. ..

Тар она дует! Ветер как возобновляемый источник энергии

Урок средней школы

Основы погоды

Учащиеся знакомятся с основами погоды на Земле. Понятия включают фундаментальные причины общих погодных явлений, таких как изменения температуры, ветер, облачность, дождь и снег. Также рассматриваются различные факторы, влияющие на погоду, и инструменты, измеряющие данные о погоде.

Основы погоды

Введение/Мотивация

Чашечный анемометр; часть метеостанции.
авторское право

авторское право © 2005 Denise W. Carlson, ITL Program, University of Colorado Boulder

Как мы можем отличить ветреный день от действительно ветреного дня? Измеряем скорость ветра. Ветер над сушей иногда измеряется в километрах (или милях) в час. Ветер над водой иногда измеряется в единицах, называемых 9.0008 узлов . Как мы измеряем скорость ветра? Мы используем специальный прибор под названием анемометр . Скорость ветра обычно измеряют чашечным анемометром . Чашечный анемометр имеет вертикальную штангу с тремя чашками, улавливающими ветер. Количество оборотов чашки в минуту подсчитывается электронным способом. Этот тип анемометра обычно можно увидеть на метеостанциях и часто используется в наших прогнозах погоды в новостях.

Знаете ли вы, что такое флюгер есть? Иногда он имеет форму петуха и располагается на крыше амбара? Его еще называют флюгером . Он вращается на ветру и показывает нам направление, откуда дует ветер. Ну, обычно анемометр также оснащен флюгером для указания направления ветра.

Инженеры разрабатывают анемометры для измерения скорости ветра во многих ситуациях, кроме метеорологических. Например, анемометры используются для определения того, сколько воздуха входит в шахты или выходит из них, чтобы убедиться, что шахтеры имеют достаточную вентиляцию и достаточно воздуха для дыхания в подземных пещерах. Инженеры также разрабатывают другие анемометры, в которых используются лазеры для обнаружения изменений световых волн, отраженных от молекул воздуха на ветру. Инженеры создали анемометры с горячей проволокой, которые определяют скорость ветра по очень незначительной разнице температур между проводами, расположенными на ветру и в тени ветра. Все эти немеханические анемометры могут быть намного точнее, но и дороже, чем простой чашечный анемометр. Преимуществом немеханических анемометров может быть то, что они менее чувствительны к обледенению, поэтому способны производить измерения в любую погоду, даже зимой. Чашечные анемометры иногда нагревают, чтобы они могли работать в холодную погоду.

Авторское право

Авторское право © Управление долины Теннесси http://www. tva.gov/

Где бы вы разместили ветряную электростанцию ? Анемометры также являются важными инструментами для определения наилучших мест для ветровых генераторов или ветряных турбин, особенно потому, что направление и сила ветра сильно зависят от местного рельефа. Ветряные турбины — это машины, которые преобразуют движущуюся энергию ветра в механическую/электрическую энергию для нашего использования, как ветряная мельница. Кроме того, скорость ветра меняется с высотой, поэтому инженеры используют анемометры, чтобы определить наилучшую высоту для размещения турбина . Ветряным турбинам требуется постоянная скорость ветра 15 километров (9 миль) в час для небольших ветряных турбин и 21 километр (14 миль) в час для турбин коммунального масштаба. Очень важно, чтобы эти измерения скорости ветра были очень точными, потому что любая ошибка в скорости ветра будет значительно увеличена. Например, если ваш анемометр завышает скорость ветра на 10 %, вы завышаете мощность примерно на 133 %, или на одну треть больше.

Сегодня мы собираемся стать инженерами и построить наши собственные простые анемометры. С помощью этих инструментов мы можем найти лучшее место вокруг нашей школы для установки ветряной турбины.

Процедура

Перед занятием

За несколько дней соберите использованные коробки из гофрированного картона.

Соберите все материалы и сделайте копии рабочего листа анемометра.

Со студентами

Разделите класс на команды по два ученика в каждой. Обеспечьте каждую команду материалами и рабочим местом.

Предложите учащимся раскрасить внешнюю сторону одного бумажного стаканчика маркером.

Затем попросите их вырезать из коробок из гофрированного картона две полоски одинакового размера, каждая длиной от 13 до 23 см (от 5 до 9 дюймов). При необходимости используйте линейки. Это будут лопасти анемометра.

Перекрестите картонные полоски так, чтобы они образовали знак плюс (+). Скрепите их вместе посередине, где они пересекаются (см. рисунок 1), убедившись, что лезвия анемометра имеют одинаковую длину. Используйте линейки, чтобы измерить лезвия и найти точный центр.

Рис. 1. Настройка активности чашечного анемометра.
авторское право

Авторское право © Калифорнийская энергетическая комиссия http://www.energyquest.ca.gov/projects/anemometer.html

Прикрепите одну чашку, повернутую боком, к концу каждого картонного лезвия, убедившись, что все чашки обращены в одном направлении.

Протолкните булавку через центр картонного креста и прикрепите ее к кончику ластика на карандаше. Подуйте на чашки, чтобы убедиться, что картонные лезвия свободно вращаются на штифте.

Выведите учеников на улицу (возможно, на игровую площадку) с их анемометрами и глиной для лепки. Попросите каждую команду выбрать место, в котором они хотели бы измерить скорость ветра.

Попросите учеников положить глину для лепки на устойчивую поверхность, например, на перила забора, стену или камень. Воткните заостренный конец карандаша в глиняную насыпь, чтобы он стоял прямо и надежно удерживал анемометр.

Измерьте скорость ветра, подсчитав количество оборотов анемометра за минуту (скорость вращения). Укажите, как это помогает отслеживать количество вращений, наблюдая за движением чашки с отметками. Учащиеся должны провести три измерения в своем месте и рассчитать среднюю скорость вращения. Запишите измерения и наблюдения в рабочий лист.

Попросите членов команды учащихся вместе заполнить рабочий лист.

В завершение сравните результаты каждой команды в классе (см. оценку после занятия «Создание игровой площадки» в разделе «Оценка»). Какие ветры на детской площадке? Какое самое ветреное место? Самое спокойное место? Постоянные ветры? Порывистый ветер? Почему (или почему нет) эти хорошие места для размещения ветряной турбины?

Словарь/Определения

анемометр: Прибор для измерения силы и скорости ветра.

чашечный анемометр: вертикальный столб с тремя чашками, улавливающими ветер. Прибор, используемый для измерения скорости ветра.

генератор: устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую.

кинетическая энергия: энергия движения. Например, волчок, падающий объект и катящийся мяч обладают кинетической энергией. Движение, если ему противодействует сила, действительно работает. Ветер и вода обладают кинетической энергией.

узел: (Морское определение) Единица измерения скорости ветра над водой. 1 узел = = 1,852 километра в час (или 1,15 мили в час). В морском использовании узел является единицей скорости, а не расстояния, и имеет встроенное значение «в час». Итак, корабль может двигаться со скоростью десять узлов (а не десять узлов в час). Происхождение: Используется на парусных судах с 1600-х годов. Термин происходит от узлов, завязанных через равные промежутки на линии, прикрепленной к бревну. Леска была выброшена за борт, и моряк считал узлы, прошедшие через его руки в течение установленного периода времени, чтобы рассчитать скорость корабля.

скорость вращения: количество оборотов анемометра в минуту.

турбина: Машина, в которой кинетическая энергия движущейся жидкости преобразуется в механическую энергию за счет вращения ряда лопаток, лопастей или лопастей на роторе.

метеостанция: Объект или место, где собираются, записываются и публикуются метеорологические данные.

энергия ветра: Энергия, полученная от естественного движения ветра.

ветряная электростанция: электростанция, использующая множество ветряных турбин для выработки электроэнергии.

ветряная турбина: машина, преобразующая движущуюся энергию ветра в механическую и/или электрическую энергию.

флюгер: инструмент для измерения направления ветра. Располагается высоко в воздухе на беспрепятственной крыше или столбе. Он свободно крутится (вращается) на стержне. Стреловидный конец указывает в направлении, откуда дует ветер, а другой конец ловит ветер. Также называется флюгером.

Оценка

Предварительная оценка

Мозговой штурм: В небольших группах попросите учащихся провести открытое обсуждение, чтобы подумать о местах, где может быть очень ветрено, и о местах, где обычно нет ветра. Напомните им, что никакая идея или предложение не является «глупой». Все идеи должны быть выслушаны с уважением. Попросите одного учащегося от каждой команды написать свои идеи на доске, чтобы поделиться ими с классом.

Предсказание: Предложите учащимся предложить районы за пределами школы, где может быть ветер, и перечислить их на доске. Предложите учащимся предположить, какие места могут быть самыми ветреными, и запишите прогнозы на доске.

Встроенная оценка деятельности

Рабочий лист : Предложите учащимся записать свои измерения и заполнить Рабочий лист анемометра в группах. Просмотрите их ответы, чтобы оценить их владение концепциями.

Оценка после активности

Проектирование вашей игровой площадки: Используйте данные класса, чтобы определить характер ветра на игровой площадке (или на территории, которую вы использовали в этом упражнении). Предложите учащимся нарисовать карту этой области и написать на ней скорости ветра в разных местах. Попросите учащегося нарисовать ветряную турбину в лучшем месте на этой карте и объяснить, почему они выбрали это место.

Задать вопрос: Предоставьте учащимся список вопросов (см. ниже). Учащиеся работают в группах и перебрасывают мяч или пачку бумаги туда-сюда. Ученик с мячом задает вопрос, а затем бросает мяч кому-нибудь, чтобы тот ответил. Если учащийся не знает ответа, он бросает мяч вперед, пока кто-нибудь не получит его. Тот, кто дает правильный ответ, начинает следующий вопрос. Просмотрите ответы в конце. Возможных вопросов/ответов:

Как анемометр измеряет скорость ветра? (Ответ: Ветер, ударяясь о чашки анемометра, заставляет анемометр вращаться. Скорость вращения анемометра связана со скоростью ветра.)

Зачем тебе знать скорость ветра? (Возможные ответы: Знать, как одеваться по погоде. Чтобы определить, хороший ли сегодня день для игры в теннис на улице. Чтобы решить, хороший ли сегодня день для пикника, чтения на улице или запуска змея.)

Зачем тебе знать направление ветра? (Возможные ответы: Запустить воздушного змея. Устроить площадку для бадминтона или волейбола, которая была бы справедливой для каждой стороны. Найти укромное место во дворе для домашнего животного. Управлять парусом на парусной лодке или безопасно посадить самолет. .)

Зачем инженеру знать скорость ветра? (Ответ: инженеры используют скорость ветра, чтобы определить место для размещения ветряных турбин, определить погодные условия и определить поток воздуха, например, поток воздуха для вентиляции шахты.)

Почему инженеры должны использовать анемометры при принятии решения о том, где разместить ветряные турбины? (Ответ: Ветряные генераторы производят гораздо больше электроэнергии в местах с устойчивыми и высокими скоростями ветра. )

Где инженер может найти небольшой ветряк, используемый для выработки электроэнергии для одного дома? (Возможные ответы: На крыше дома, на холме у дома или на столбе высоко возле дома.)

Вопросы безопасности

Предупредите учащихся, чтобы они были осторожны, вставляя канцелярскую кнопку в ластик для карандашей, чтобы их руки не соскользнули и не поранились.

Советы по устранению неполадок

Убедитесь, что учащиеся складывают картон в виде креста с ножками одинаковой длины.

Убедитесь, что ось анемометра находится точно в центре картонного креста. Некоторым учащимся может потребоваться помощь в определении точного центра картонного креста.

Расширения деятельности

Предложите учащимся определить с помощью анемометров скорость воздушного потока, создаваемого вентилятором на низкой и высокой скорости.

Предложите учащимся вести учет скорости ветра в выходные дни. Пусть они измерят скорость утром, днем и вечером. Сравните размеры учеников. Сильно ли меняется скорость ветра в течение дня? Сильно ли меняется скорость ветра от места к месту? Какое влияние оказывают строения на скорость ветра?

Предложите учащимся построить различные анемометры и флюгеры. Дополнительную информацию см. в Интернете Института Франклина, Создайте свой собственный флюгер, http://www.ps-survival.com/PS/Weather/Make_Your_Own_Weather_Station_2004.pdf, и Флюгер, http://sw031.k12.sd.us/ погода.htm

Масштабирование активности

Для более низких сортов может быть проще заранее вырезать достаточное количество лезвий из картона. Предложите учащимся попрактиковаться в подсчете количества оборотов анемометра за минуту.

В старших классах попросите учеников перевести скорость вращения анемометра в скорость ветра в сантиметрах (или дюймах) в секунду. Скорость ветра измеряется скоростью вращения анемометра в оборотах в минуту (об/мин). Чтобы преобразовать скорость ветра в сантиметры (или дюймы) в секунду, используйте приведенное ниже уравнение с диаметром анемометра в сантиметрах (или дюймах).

Для старших классов соберите все данные о скорости ветра в классе и попросите учащихся определить минимальную, максимальную и среднюю скорость ветра.

Рекомендации

Словарь.com. Издательская группа Лексико, ООО. По состоянию на 19 декабря 2005 г. (Источник некоторых словарных определений с некоторой адаптацией)

Сделать анемометр. Научные проекты, Калифорнийская энергетическая комиссия. http://www.energyquest.ca.gov/projects/anemometer.html По состоянию на 19 октября 2005 г. (Источник активности)

Авторские права
© 2005 Регенты Колорадского университета
Авторы
Сочитл Замора-Томпсон; Сэйбер Дюрен; Натали Мах; Малинда Шефер Зарске; Дениз В.