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\ begingroup美元

我想做一个乒乓球风速计对低到中速的风和地面气流进行估计或近似测量我现在没有风速表,但我估计感兴趣的速度在0到10或15英里/小时之间(感觉类似于在无风的日子骑(非比赛)自行车下山)。

如果我理解正确的话,乒乓风速计可能是指使用乒乓球或其他东西登记机通常用来指示风向也试着去使用它估计风速。

如果这是测试中的一个问题,我会建立力的方程,并分别平衡垂直和水平的力,假设风是水平的。对于水平力,我会用一个简单的方程来表示阻力作为速度的函数维基百科

$$F_D(v)= \frac{1}{2} \rho v^2 C_D A$$

在哪里低海拔和中等温度的空气密度大概是1.2 kg/m^3,一个美元乒乓球的截面积是多少$ \πR_ {p-pb} ^ 2美元重金属镉美元会是阻力系数在那里,空气动力学的所有现实和复杂性实际上都隐藏在实践中。重金属镉美元是不是真的恒,又是不是常根据速度绘制和其他参数。然而,对于某些范围的雷诺兹数,一个完美球体将有一个大致常数重金属镉美元大约是0.47

但是一个2.7克,直径40毫米的乒乓球风速计,或类似的设备是一个现实世界的设备。也许我应该用一个更重的球,但我认为如果我想用一个理论的重金属镉美元使用方程来估计速度,而不是根据已知的风速表进行真正的校准,或者以已知的速度乘坐/乘坐车辆。

对于这种简单的风速计,是否有关于如何建造、使用、校准或解释结果的说明?理想情况下,一些维度和建议的规模将是伟大的!或者如果这是对乒乓球或其他物体的测量,这也是一个很好的答案。



如果这个概念对a来说足够了吗火星着陆器气象站,那对我来说就够好了!

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上图:来自火星的图片GIF。从Telltale项目请参阅火星模拟实验室.也这里存档

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上图:仪器交付给NASA。从Telltale项目请参阅火星模拟实验室.也这里存档.这是一个45度的镜子,可以从下面同时看到。

\ endgroup美元
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  • 3.
    \ begingroup美元 这可能更适合工程,但我能理解为什么在这里被问到:也许气象学知识渊博的人知道这些设备是如何制造的。为了得到最好的校准,你需要一个风洞,这很可能不是一个选择。随着设备在火星上的风吹平行于支撑臂会影响结果,因为干扰。最好的结果将是风垂直于支撑臂。为了使它的重量更轻,对风的反应更灵敏,我会试着用细的钓鱼线把球连接起来。 \ endgroup美元
    - - - - - -弗雷德
    2017年6月18日11:59
  • \ begingroup美元 @Fred是的,你是对的。如果我想要一个工程学的答案,我早就回答了。我要找的人可能已经风和地面气流的估计或近似测量也许是课堂教学或实地测量的一部分。它可能会出现在基础的地球科学教科书中。江南体育网页版我只是添加了数学来引入阻力系数的概念,以确保球的平整度很重要。如果对于一个光滑的球来说,10度= 15英里每小时,那么对于一个有酒窝的球来说,这可能意味着20英里每小时,而对于一个有洞的球来说,这可能意味着10英里每小时。 \ endgroup美元
    - - - - - -uhoh
    2017年6月18日12:15
  • 1
    \ begingroup美元 @uhoh,在基础的地球科学教科书中肯定没有提到它,也不要相信在一般的气象书籍中。江南体育网页版当我靠近它的时候,我必须检查我的气象测量教科书,但不确定我们会有很多帮助,因为通常仪器的重点是更精确、标准化的设备。也就是说,这是个有趣的话题。 \ endgroup美元
    - - - - - -JeopardyTempest
    2017年6月19日17:23
  • 1
    \ begingroup美元 @ dangerdytempest感谢检查!我想我可以尝试用电池和伏特计制作一个简单的热线风速计,但我认为这会变得混乱,并存在重复性问题。光滑的乒乓球、一根线和一点蜡(?)把它粘在一起似乎很简单。我可能只是试着用不同的速度骑自行车,让人录下视频来校准。 \ endgroup美元
    - - - - - -uhoh
    2017年6月20日2:28
  • 1
    \ begingroup美元 @uhoh听起来很有创意!要过几天我才能回到放课本的家里。 \ endgroup美元
    - - - - - -JeopardyTempest
    2017年6月20日17:39

1回答1

3.
\ begingroup美元

阻力系数随雷诺数变化,因此也随风速变化。大多数流体动力学教科书都有一个球体阻力系数与雷诺数的关系图。希望这能有所帮助。(像乒乓球这样的球体是最好的形状,因为它的形状在所有方向上都是一样的——只有球体具有完全的全方位对称。)因为风很少是稳定的,但通常包括阵风和间歇,可能有必要考虑到超调。突然的阵风会使乒乓球暂时超出一个更高的角度,而不是在与阵风相同速度的稳定风中。

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  • 2
    \ begingroup美元 对于雷诺数对应的风速范围在1英里/小时到“10到15英里/小时”,($R_e$约1200到18000在~20°C和海平面)不是一个光滑的4厘米球体的$C_D$几乎不变的?至少与所有其他错误来源相比?我只是试着“做出估计或大概的测量”。 \ endgroup美元
    - - - - - -uhoh
    2017年6月20日8:13
  • 1
    \ begingroup美元 如果CD变化不大,当然可以近似为常数。由于阵风和间歇,可能是一个更大的错误来源。当然,从稳定来源测量风速,如风扇超调不会发生。 \ endgroup美元
    - - - - - -杰克Denur
    2017年6月21日0:07
  • \ begingroup美元 一个非常好的观点,让它更有趣!!如果风不是稳定的,那么这就是非线性的动力系统(这里给出了一个钟摆的例子),与时间相关的风的相互作用将是复杂的。在这种情况下,即使钟摆的平均角度也不能对应平均风速。另一方面,杯状风速表没有恢复力来产生振荡,但有一个很大的惯性矩,可以更好地进行平均。这里有很多值得思考的东西,谢谢!! \ endgroup美元
    - - - - - -uhoh
    2017年6月21日4:44
  • 1
    \ begingroup美元 对于持续的风和阵风,螺旋桨式风速表可能是最准确的。红隼很好吃。 \ endgroup美元
    - - - - - -杰克Denur
    2017年6月21日6:48
  • 1
    \ begingroup美元 我会看些书,然后再问你。我没想到风速测量这么有趣,谢谢! \ endgroup美元
    - - - - - -uhoh
    2017年6月21日7:18

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