Измерение силы и направления ветра
Скорость – характеристика движения (перемещения, течения, скольжения, перекатывания и др.) точки (тела, частиц или определённого объёма жидкости или газа), которая при равномерном режиме движения численно равна отношению пройденного расстояния
(пути) к промежутку времени, за который это перемещение произошло.
Скорость ветра – скорость перемещения воздушных масс относительно земной поверхности.
Единица измерения СИ: метры в секунду (м/с).
Буквенное обозначение: V.
Примеры:
Vвет — скорость ветра;
Vвоз.расч. — скорость воздуха расчётная.
Скорость воздуха замеряют анемометрами, термоанемометрми, воздухомерными трубками, кататермометрами и другими приборами
Анеморумбометр М-63
Используется наблюдателями для дистанционного измерения мгновенной, максимальной и средней скоростей и направления ветра в стационарных условиях.
также пульт с индикаторами, расположенный на рабочем столе наблюдателя.
По словам работников метеостанции, прибор очень надежный и точный, с широким диапазоном измерения скорости ветра и отлично работает при любой погоде.
Технические характеристики
| Диапазон измерения | мгновенной скорости ветра от 1,5 до 60 м/сек максимальной скорости ветра от 3 до 60 м/сек средней скорости ветра от 1,2 до 40 м/сек направления ветра от 0 до 360° |
| Основная погрешность при измерениях | скорости ветра не более ±(0,5+0,05V) м/сек., где V — измеряемая скорость ветра |
| Пороги чувствительности датчика ветра | по скорости ветра не более 0,8 м/сек по направлению ветра не более 1,2° |
| Питание | переменный ток напряжением 220 В частотой 50 Гц постоянный ток напряжением 12 В |
| Потребляемая мощность | переменный ток 15 ВА постоянный ток 5 Вт |
| Условия эксплуатации | датчика ветра от -50 до +50°C и относительной влажности воздуха до 98% блока питания и пульта цифровой обработки и отображения результатов измерений от +5 до +40°C и относительной влажности до 80% |
| Габаритные размеры | датчика ветра 690х290х635 мм пульта цифровой обработки и отображения результатов измерений 260х210х140 мм блока питания 200х210х140 мм |
| Масса датчика ветра | 5,8 кг |
Флюгер Вильда
Непременный атрибут любой метеостанции. Его конструкция настолько проста и очевидна, что объяснять тут совсем нечего. Можно только отметить что, используя несколько таких приборов с пластинами разного веса, можно измерять скорость ветра в разных диапазонах.
В настоящее время такие приборы обычно используется как резервные, например, в случае выхода из строя анеморумбометра.
Конструкция флюгера придумал в незапамятные времена гениальный русский ученый в области погоды и климата Вильд, его же именем и был впоследствии назван прибор.
Прибор состоит из
- мачты высотой 8…10 метров с вертикальной осью для флюгарки
- горизонтальной неподвижной 8-лучевой шкалы (звезды) с буквой «N» или «С» у штифта, направленного на север — для определения направления ветра
- подвижной флюгарки (например, железного прута) с прикрепленными на ней 2 лопастями и противовесом — для указания направления ветра
- дугообразно изогнутой в вертикальной плоскости шкалы с штифтами-делениями на верхушке флюгарки — для измерения скорости ветра
- «ветромерной доски» на горизонтальной оси на верхушке флюгарки рядом с дугообразной шкалой — для указания скорости ветра (при штиле ветромерная доска свешивается вертикально вниз, при ветре — отклоняется от вертикали, указывая на определенное
Скорость ветра. Измерение скорости ветра. Прибор скорость ветра меряющий.
Основной величиной, характеризующей силу ветра, является его скорость. Величина скорости ветра определяется расстоянием в метрах, проходимым им в течение 1 сек. Например, если за 20 сек. ветер прошел расстояние 160 м, то его скорость v за данный промежуток времени была равна:Скорость ветра отличается большим непостоянством: она изменяется не только за продолжительное время, но и за короткие промежутки времени (в течение часа, минуты и даже секунды) на большую величину. На фиг. 1 дана кривая, показывающая изменение скорости ветра в течение 6 мин. Из этой кривой можно заключить, что ветер движется с пульсирующей скоростью.
Фиг. 1. Характеристика скорости ветра.
Скорости ветра, наблюдаемые за короткие промежутки времени от нескольких секунд до 5 мин, называют мгновенными или действительными. Скорости же ветра, полученные как средние арифметические из мгновенных скоростей, называют средними скоростями ветра. Если сложить замеренные скорости ветра в течение суток и разделить на число замеров, то получится среднесуточная скорость ветра. Если же сложить среднесуточные скорости ветра за весь месяц и разделить эту сумму на число дней месяца, то получим среднемесячную скорость ветра. Сложив среднемесячные скорости и разделив сумму на двенадцать месяцев, получим среднегодовую скорость ветра. Интересный студенческий проект. Известные люди России. Очень большая база фамилий и все бесплатно.Скорости ветра замеряют с помощью приборов, называемых анемометрами. Простейший анемометр, позволяющий определять мгновенные скорости ветра и называемый простейшим флюгером-анемометром, показан на фиг. 2.
Фиг. 2. Простейший флюгер-анемометр.
Он состоит из металлической доски, качающейся около горизонтальной оси а, закрепленной на вертикальной стойке б. Сбоку доски на той же оси а закреплен сектор в, с восемью штифтами. На стойке б ниже сектора закреплен флюгер г, который все время устанавливает доску плоскостью к ветру. При действии последнего доска отклоняется и проходит мимо штифтов, каждый из которых указывает при этом на определенную скорость ветра. Стойка б с флюгером г поворачивается ео втулке д, в которой закреплены в горизонтальной плоскости 4 длинных стержня, указывающих главные страны света: север, юг, восток и запад, и между ними 4 коротких, указывающих на северо-восток, северо-запад, юго-восток и юго-запад. Таким образом, с помощью флюгера-анемометра можно определять одновременно и скорость и направление ветра.Значения скоростей ветра, соответствующих каждому штифту сектора в, приведены в табл. 1.
Средние скорости ветра за короткие и продолжительные промежутки времени удобно определять анемометром завода «Метрприбор» (фиг. 3). Он состоит из крестовины с полушариями, надетой на ось, которая находится в зацеплении с зубчатой передачей, помещенной в коробке с циферблатом.
Фиг. 3. Анемометр завода „Метрприбор».
Оси шестерен выведены на циферблат и на своих концах имеют стрелки, показывающие на шкале путь, пройденный ветром за данный промежуток времени. Разделив число, показываемое стрелками на циферблате, на число секунд, в течение которых вращался анемометр, получим скорость ветра в секунду за наблюдаемый период. Например, перед началом наблюдения стрелки на циферблате показывали 7170 м, a no истечении 2 мин., равных 120 сек., стрелки показали 7650 м. Следовательно, средняя скорость ветра за промежуток вре мени в 2 мин. была равна:Если нет указанных выше приборов, то скорость ветра можно определить приблизительно по внешним признакам, наблюдаемым в природе (см. табл. 2).
|
Сила ветра у земной поверхности по шкале Бофорта |
||||
| Баллы Бофорта | Словесное определение силы ветра | Скорость ветра, м/сек | Действие ветра |
|
| на суше | на море | |||
| 0 | Штиль | 0-0,2 | Штиль. Дым поднимается вертикально | Зеркально гладкое море |
| 1 | Тихий | 0,3-1,5 | Направление ветра заметно по относу дыма, но не по флюгеру | Рябь, пены на гребнях нет |
| 2 | Лёгкий | 1,6-3,3 | Движение ветра ощущается лицом, шелестят листья, приводится в движение флюгер | Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными |
| 3 | Слабый | 3,4-5,4 | Листья и тонкие ветви деревьев всё время колышутся, ветер развевает верхние флаги | Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют стекловидную пену, изредка образуются маленькие белые барашки |
| 4 | Умеренный | 5,5-7,9 | Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев | Волны удлинённые, белые барашки видны во многих местах |
| 5 | Свежий | 8,0-10,7 | Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребнями | Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги) |
| 6 | Сильный | 10,8-13,8 | Качаются толстые сучья деревьев, гудят телеграфные провода | |
| 7 | Крепкий | 13,9-17,1 | Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно | Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру |
| 8 | Очень крепкий | 17,2-20,7 | Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно | Умеренно высокие длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра |
| 9 | Шторм | 20,8-24,4 | Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу | Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость |
| 10 | Сильный шторм | 24,5-28,4 | Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко | |
| 11 | Жестокий шторм | 28,5-32,6 | Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко | Исключительно высокие волны. Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море всё покрыто длинными белыми хлопьями пены, располагающимися по ветру. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая |
| Ураган | 32,7 и более | Воздух наполнен пеной и брызгами. Море всё покрыто полосами пены. Очень плохая видимость | ||
Что такое флюгер
Флюгер (также известный как флюгер) — это инструмент, который сообщает вам направление ветра. В частности, флюгер позволяет узнать, с какого направления дует ветер. Другими словами, значение «юго-запад» на флюгере означает, что ветер дует к юго-западу от вашего местоположения и движется в северо-восточном направлении.
Как работает флюгер?
В то время как многие погодные инструменты могут иметь довольно сложную конструкцию, флюгеры обычно довольно просты.В большинстве случаев плавник будет располагаться сверху или свисать под шпинделем, который позволяет плавнику вращаться в горизонтальной плоскости. Как и анемометры (которые измеряют скорость ветра), размещение флюгера в горизонтальной плоскости позволяет ему измерять активность независимо от направления ветра.
Сам плавник обычно имеет острие на одном конце и длинную и широкую форму на другом. Это гарантирует, что плавник всегда будет указывать в том направлении, откуда дует ветер.
Какие типы флюгеров?
Существует три основных типа флюгеров: классический флюгер, ветряк и цифровой флюгер.
Флюгер — Используемый веками, этот тип, который часто можно увидеть на крышах сараев, соборов и множества других зданий. Поскольку флюгеры также используются в декоративных целях (в дополнение к функциональным применениям), они могут принимать различные формы и стили. В классическом стиле плавник имеет форму петуха, но могут быть представлены и другие формы плавников. Они могут включать в себя силуэт заслуживающего внимания человека, корабля, рыбы, трактора или простой стрелы.
Как правило, под ластой вы видите четыре горизонтальных столба с буквами «N», «S», «E» и «W» (север, юг, восток и запад), чтобы помочь наблюдателю определить ветер. направление. Читать флюгер легко. Какое бы направление ни указывал плавник, вы укажете, откуда дует ветер.
Wind Sock — Этот тип флюгера в основном используется в аэропортах, возле взлетно-посадочных полос. Хотя ветровой носок определяет направление ветра, он обычно не указывает направление север / юг / восток / запад.Однако по тому, насколько надут носок, зритель может оценить силу ветра.
Это полезно, потому что, например, пилоту необходимо знать направление и силу ветра, чтобы помочь ему или ей приспособиться к ветру при посадке или взлете. Ветрозащитный носк также может быть полезен на поле для гольфа, пристани для яхт, бейсбольном поле или в любом другом месте, где знание направления и силы ветра полезно при участии в какой-либо деятельности.
Цифровой флюгер — Цифровой флюгер имеет много общих элементов дизайна с классическим флюгером, но значительно более сложен.Довольно часто цифровой флюгер рассматривается как компонент метеостанции, которая также измеряет такие условия, как скорость ветра, температура, влажность, атмосферное давление, а иногда и количество осадков.
Цифровая флюгер может либо висеть на нижней стороне датчика метеостанции, либо располагаться на столбе или каком-либо кожухе и вращаться на шпинделе. На конце шпинделя обычно находится оптический датчик, который позволяет цифровому процессору определять направление ветра, обычно до 16 позиций.Показания отправляются на цифровой дисплей, где направление ветра отображается на круглом графике, который называется розой ветров. Часто роза ветров показывает (в виде стрелок) текущее направление ветра, а также два предыдущих значения.
Почему полезно иметь флюгер?
Флюгер может использоваться в самых разных целях. Они могут включать в себя большее удовольствие от рекреационной деятельности, безопасность, защиту собственности и общее удовольствие от наблюдения за погодой.
- Безопасность — Ветровые условия играют важную роль во время суровых погодных явлений. Если в вашем районе шторм, флюгер может помочь вам определить, движется ли он к вам или от вас. Эта информация может дать вам дополнительное время, чтобы принять меры и доставить своих близких в безопасное место.
- Защита собственности — Еще одно преимущество знания направления ветра во время шторма — это возможность определить, может ли ваше личное имущество пострадать.Это может дать возможность подготовиться к дому, автомобилю, двору и т. Д., Чтобы устранить повреждения.
- Катание на лодках, самолет с дистанционным управлением, гольф и т. Д. — Знание направления ветра может помочь вам точно настроить тройник на длинном фарватере или отрегулировать угол наклона парусной лодки. Если на деятельность влияет ветер, есть вероятность, что знание направления ветра может оказаться полезным.
- Обнаружение и погоня за штормами — Спецпредметы и преследователи штормов работают с такими организациями, как Национальная метеорологическая служба и SKYWARN, чтобы предоставлять важную информацию в реальном времени во время суровых погодных явлений.Это помогает местным властям обеспечивать безопасность своих сообществ. Поскольку направление шторма жизненно важно для отчета преследователя или корректировщика, знание направления ветра является ключевой информацией.
- Наблюдая за погодой — Любители погоды действительно любят следить за погодными условиями просто для удовольствия. Наличие флюгера дает еще одну ключевую точку данных, неотъемлемую часть наблюдения за погодой.
Родственная статья
Связанный: Как анемометр измеряет скорость ветра?
Различий между флюгером и анемометром
До того, как появились круглосуточные метеостанции и прогнозы погоды на кончиках ваших пальцев, людям приходилось полагаться на более простые средства измерения ветра и предсказания погоды.Первые фермеры и моряки смотрели на флюгеры, чтобы определять направление ветра, а введение анемометра помогло выявить информацию о скорости и давлении ветра. Несмотря на появление спутников и других технологий прогнозирования, флюгеры и анемометры остаются простыми и эффективными инструментами, которые помогут вам узнать о ветре.
История флюгера
Традиционная флюгер считается одним из старейших инструментов измерения погоды, когда-либо представленных. Около 48 г.К., большой флюгер в виде Тритона, бога моря, восседал на вершине Башни Ветров в Афинах. В девятом веке моряки-викинги использовали флюгеры в форме квадранта, чтобы безопасно перемещаться по морям. Примерно в то же время Папа Николай I постановил, что все европейские церкви должны быть украшены флюгером в форме петуха. В средние века дизайн флюгеров был вдохновлен флагами, используемыми для определения направления ветра в стрельбе из лука, и многие из них имели указатель в форме стрелки, заканчивающийся знаменем или формой флага.Современные флюгеры обычно имеют форму животных, лошадей, спортивных состязаний или юмористических сюжетов.
История анемометра
Анемометр появился намного позже, чем самые ранние флюгеры. В 1450 году итальянский архитектор Леон Баттиста Альберти разработал анемометр в виде диска, ориентированного перпендикулярно ветру. Примерно в 1846 году Джон Робинсон из Ирландии создал чашечный анемометр, который так распространен сегодня. Его устройство взаимодействовало с рядом колес, чтобы определить скорость ветра в оборотах в единицу времени.В 1994 году доктор Андреас Пфлич создал звуковой анемометр, который полагался на звуковые волны для точного определения скорости ветра.
Функция флюгера
Флюгер состоит из горизонтального стержня, который свободно вращается вокруг неподвижного вертикального стержня. Этот горизонтальный элемент имеет одинаковый вес с обеих сторон вертикальной штанги, но одна сторона намного больше, поэтому она может ловить ветер. Меньшая сторона горизонтального стержня указывает прямо на ветер, указывая направление ветра. Например, стержень будет указывать на север, чтобы указать на северный ветер, что означает, что ветер дует с севера на юг.Традиционные флюгеры не имеют никакой другой функции, кроме указания направления ветра.
Анемометр Функция
Анемометры измеряют скорость ветра, а не направление. Наиболее распространенный тип анемометра состоит из трех или четырех чашек, расположенных вокруг фиксированного вертикального стержня. Когда чашки ловят ветер, они вращаются вокруг стержня; чем быстрее дует ветер, тем быстрее будут вращаться чашки вокруг удилища. Установки винтового типа часто напоминают старомодный самолет с винтом на одном конце и рулевым хвостом.Эти устройства объединяют анемометр и флюгер в одно устройство для измерения скорости и направления. Термоанемометры состоят из электрически нагретой проволоки, размещенной на ветру. Измеряя количество энергии, необходимое для нагрева провода, это устройство может предоставить информацию о скорости ветра. Наконец, трубчатые анемометры представляют собой простую трубку с открытым концом, помещаемую против ветра. Сравнивая давление воздуха внутри трубы с давлением воздуха вне трубы, пользователи могут измерить скорость ветра.
Использует
По данным National Geographic, благодаря современным технологиям флюгеры теперь выполняют в основном декоративную функцию.Эти устройства по-прежнему служат простым и эффективным средством размещения ветряной турбины в лучшем месте, например, для улавливания ветра или для управления парусной лодкой.
Анемометры, с другой стороны, все еще можно найти на метеостанциях по всему миру. Физики и другие ученые также используют эти устройства для тестирования. Например, анемометр может предоставить информацию о скорости ветра вокруг движущегося автомобиля или самолета. Продавцы ветряных турбин и связанные с ними организации предоставляют или арендуют анемометры потенциальным клиентам, чтобы помочь им определить, достаточна ли скорость ветра для работы турбины на их земле.
Как мы измеряем ветер — Метеорологическое бюро
Нормальной единицей измерения скорости ветра является узел ( nautica 1 миля в час = 0,51 м / с = 1,15 миль / ч ). Направление ветра измеряется относительно истинного севера ( n o t магнитного севера ) и сообщается с того места, где дует ветер. Восточный ветер дует с востока или 90 градусов, южный с юга или 180 градусов и западный с запада или 270 градусов.
Скорость ветра обычно увеличивается с высотой над земной поверхностью и во многом зависит от таких факторов, как неровность земли и наличие поблизости зданий, деревьев и других препятствий.
Оптимальная экспозиция для измерения ветра — ровная поверхность с равномерной шероховатостью без больших препятствий в пределах 300 м от башни. На практике немногие пункты в сети наблюдений соответствуют этому требованию точно для всех направлений падающего ветра, но большинство из них в достаточной степени репрезентативны для открытого участка.
Чашечный анемометр
Скорость ветра обычно измеряется чашечным анемометром, состоящим из трех или четырех чашек конической или полусферической формы, установленных симметрично относительно вертикального шпинделя.Ветер, дующий в чашки, заставляет шпиндель вращаться. В стандартных приборах конструкция чашек такова, что скорость вращения пропорциональна скорости ветра в достаточно близком приближении.
Не реже, чем через пять лет, анемометры калибруются в аэродинамической трубе для выявления любых отклонений во взаимосвязи между вращением шпинделя и скоростью ветра, указанной производителем. Поправки калибровки применяются к измеренной скорости ветра.
Измерение направления ветра
Направление ветра измеряется лопаткой, состоящей из тонкого горизонтального рычага, на одном конце которого расположена вертикальная плоская пластина, обращенная к ветру, а на другом конце балансир, который также служит указателем. Рычаг держится на вертикальном шпинделе, установленном на подшипниках, которые позволяют ему свободно вращаться на ветру. Анемометр и флюгер прикреплены к горизонтальному опорному кронштейну наверху 10-метровой мачты (см. Изображение выше).
Акустический анемометр
Если измерения ветра производятся в экстремальных погодных условиях, например, на вершине горы, используется звуковой анемометр с подогревом (см. Изображение выше), не имеющий движущихся частей. Прибор измеряет скорость акустических сигналов, передаваемых между двумя преобразователями, расположенными на конце тонких плеч. Измерения от двух пар преобразователей можно объединить, чтобы получить оценку скорости и направления ветра.
Искажение воздушного потока из-за конструкции, поддерживающей преобразователи, представляет собой проблему, которую можно минимизировать путем внесения поправок, основанных на калибровках в аэродинамической трубе.
Измерение порывов ветра и силы ветра
Поскольку ветер — это элемент, который быстро меняется в течение очень коротких периодов времени, он отбирается с высокой частотой ( e v e r y 0,25 с ), чтобы уловить интенсивность порывов или коротких порывов ветра. жилые пики скорости, которые наносят наибольший урон во время штормов. Скорость и направление порыва определяются максимальной трехсекундной средней скоростью ветра за любой период.
Более точным показателем общей интенсивности ветра является средняя скорость и направление за десятиминутный период, предшествующий отчетному времени.Также можно рассчитать средний ветер за другие периоды усреднения. Шторм определяется как приземный ветер со средней скоростью 34-40 узлов, усредненной за период в десять минут. Такие термины, как «сильный шторм», «шторм» и т. Д., Также используются для описания ветра со скоростью 41 узел и более.
Сделайте и используйте флюгер для определения направления ветра
Сделайте и используйте флюгер для определения направления ветраСделайте и используйте флюгер для определения направления ветра
Обзор
Знание направления ветра — важная часть предсказания погоды, потому что ветер приносит нам нашу погоду.Флюгер , также называемый флюгером, представляет собой инструмент для измерения направления ветра и, вероятно, был одним из первых погодных инструментов когда-либо использовался. Чтобы определить направление ветра, флюгер вращается и указывает в направлении откуда дует ветер и обычно имеет две части или конца: обычно имеет форму стрелы и поворачивается навстречу ветру, а один конец шире, поэтому что он ловит ветерок. Стрелка укажет направление, в котором дует ветер. from so, если он указывает на восток, это означает, что ветер дует с востока.Кроме того, направление ветра — это то место, откуда дует ветер. Поэтому запад ветер дует с запада. Чтобы использовать флюгер, вы должны знать, где север, юг , восток и запад.
Сделайте флюгер
(если у вас уже есть флюгер, вы можете перейти к
Используйте флюгер для определения направления ветра)
- Материалы
- Доска тегов или папка для файлов в манильском стиле
- Штифт прямой
- Ножницы
- Клей
- Карандаш с новым ластиком
- Пластиковая трубочка для питья
- Глина для лепки
- Тарелка бумажная
- Вырежьте стрелку длиной 5 см.
- Вырежьте хвост стрелы длиной 7 см.
- Сделайте надрезы длиной 1 см на концах каждой соломинки.
- Вставьте острие стрелки и конец стрелки в прорези в соломе.
- Вставьте прямую булавку через середину соломинки в ластик. конец карандаша.
- Воткните острый конец карандаша в кусок глины для лепки; это будет будь твоей базой.
- Отметьте на бумажной тарелке север, юг, восток и запад.
- Положите глину на бумажную тарелку.
- Проверьте свой флюгер: подуйте на флюгер и убедитесь, что стрелка может вращаться свободно.
Используйте флюгер для определения ветра Направление
- Материалы
- Поместите бумажную тарелку на плоскую поверхность и поместите на нее флюгер.
- Используйте компас, чтобы показать ученикам, где находится север, чтобы они могли установить вверх свои тарелки в правильном направлении. Если у вас есть доступ к асфальту отметьте мелом точки компаса, чтобы учащимся было легче читать направление ветра.
- Студенты будут наблюдать за флюгером. Если очень свежо, один студент должен удерживайте бумажную тарелку, пока другой измеряет направление. Стрелка будет указывать на направление, откуда дует ветер.
- Проверьте направление на бумажной тарелке.
Copyright 2007 Технологический институт Стивенса,
Центр инноваций в инженерном и научном образовании (CIESE). Все права защищены.
Wild Wind! Изготовление флюгера для определения преобладающего ветра — Задание
(0 Рейтинги)Быстрый просмотр
Уровень оценки: 4 (3-5)
Требуемое время: 45 минут
(с наблюдениями по 5 минут в день в течение двух недель)
Расходные материалы на группу: 1 доллар США.00
Размер группы: 4
Зависимость действий: Нет
Тематические области: Физические науки, наука и технологии
Ожидаемые характеристики NGSS:
Резюме
Студенты узнают разницу между глобальными, преобладающими и местными ветрами.Они делают лопатки из бумаги, соломки и бутылок из-под газировки и используют их для измерения направления ветра с течением времени. Они анализируют свои данные, чтобы сделать выводы о преобладающих местных ветрах. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).Инженерное соединение
Понимание закономерностей и поведения глобальных и локальных ветров позволяет инженерам разрабатывать технологии, которые защищают нас от ветра и используют энергию ветра.Инженеры проектируют крыши, мосты, укрытия и самолеты, выдерживающие сильные ветры. Они разрабатывают передовые модели прогнозирования погоды и системы штормовых предупреждений. Они изобретают ветряные турбины, которые вырабатывают электроэнергию из энергии ветра, и определяют лучшие места для размещения ветряных электростанций.
Цели обучения
После этого занятия студенты должны уметь:
- Создайте флюгер для измерения направления ветра.
- Соберите и систематизируйте данные о направлении ветра.
- Объясните, как инженеры разрабатывают технологии для мониторинга, измерения и использования энергии ветра.
Образовательные стандарты
Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).
Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).
В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .
NGSS: научные стандарты нового поколения — наука| Ожидаемые характеристики NGSS | ||
|---|---|---|
3-5-ETS1-1.Определите простую проектную проблему, отражающую потребность или желание, которая включает определенные критерии успеха и ограничения по материалам, времени или стоимости. (3-5 классы) Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв! | ||
| Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов. | ||
| В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS: | ||
| Наука и инженерная практика | Основные дисциплинарные идеи | Сквозные концепции |
| Определите простую проблему проектирования, которая может быть решена путем разработки объекта, инструмента, процесса или системы, и включает несколько критериев успеха и ограничений по материалам, времени или стоимости. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв! | Возможные решения проблемы ограничены доступными материалами и ресурсами (ограничениями). Успешность разработанного решения определяется с учетом желаемых характеристик решения (критериев). Различные предложения по решениям можно сравнивать на основе того, насколько хорошо каждое из них соответствует указанным критериям успеха или насколько хорошо каждое учитывает ограничения. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв! | Потребности и желания людей со временем меняются, как и их потребности в новых и улучшенных технологиях. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв! |
- Студенты разовьют понимание атрибутов дизайна.(Оценки
К —
12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Студенты разовьют понимание инженерного дизайна.(Оценки
К —
12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Между технологиями и другими областями обучения существуют различные отношения.(Оценки
3 —
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Собирайте, анализируйте и интерпретируйте такие данные, как температура, атмосферное давление, ветер и влажность, в зависимости от ежедневных погодных условий.
(Оценка
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Используйте инструменты сбора данных и измерительные устройства для сбора, систематизации и анализа данных, таких как температура, атмосферное давление, ветер и влажность, в зависимости от ежедневных погодных условий.
(Оценка
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?
Список материалов
Каждой группе необходимо:
- ножницы
- маркер и карандаш
- пластиковая бутылка для безалкогольных напитков объемом менее 1 литра (попросите учащихся принести бутылки в класс за неделю до мероприятия)
- соломинка для питья пластиковая, негнущаяся
- Алюминиевая банка для пирогов, заполненная небольшими камнями, например, небольшой ландшафтный камень
- клей белый
- магнитный компас
- Целлофан или малярная лента, полоса 3-4 дюйма
Каждому студенту необходимо:
Рабочие листы и приложения
Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_earth_lesson04_activity1], чтобы распечатать или загрузить.Больше подобной программы
Обуздать ветерСтуденты знакомятся с тем, как инженеры изучают ветер и используют его. Они узнают о различных видах ветра и о том, как измерить направление ветра. Кроме того, они узнают, как давление воздуха создает ветры и как инженеры проектируют и тестируют ветряные турбины для использования возобновляемых источников энергии ветра.
Тар она дует! Ветер как возобновляемый источник энергииСтуденты узнают о ветре как об источнике возобновляемой энергии и исследуют преимущества и недостатки ветряных турбин и ветряных 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 ветровой энергии…
Создание анемометра для измерения скорости ветраСтуденты создают свои собственные анемометры — приборы для измерения скорости ветра. Они видят, как анемометр измеряет скорость ветра, проводя измерения в различных школах. Они также узнают о различных типах анемометров, реальных приложениях и о том, как информация о скорости ветра помогает инженерам…
Введение / Мотивация
Флюгер или флюгер — самый старый инструмент, используемый для предсказания погоды. На протяжении всего времени фермеры обычно размещали на крышах своих сараев флюгеры, часто в форме сельскохозяйственных животных, таких как петухи. Знание направления ветра помогло проинформировать фермеров о приближающихся погодных условиях.
Вы когда-нибудь видели флюгер? Где он находился? Как это выглядело? (Выслушайте ответы студентов.) Флюгеры обычно находятся высоко на крышах зданий, чтобы они могли ловить любой ветер. Ищите их на крышах сараев, гаражей, домов, школ, лабораторий и метеостанций.
авторское право
Авторское право © (слева) Energy Education Texas; (в центре) 2004 Microsoft Corporation, One Microsoft Way, Redmond, WA 98052-6399 USA. Все права защищены.(справа) Чарльз М. Карлсон, 2013 г. Используется с разрешения. http://www.energyeducation.tx.gov/renewables/section_4/topics/wind_energy/index.html
Как флюгеры измеряют направление ветра? Ветровые лопатки работают, когда индикатор, такой как стрелка, реагирует на порывы ветра и вращается на штанге, указывая в направлении встречного ветра. Итак, если его стрелка указывает на северо-запад, ветер дует с северо-запада.
Другой конец стрелки широкий, поэтому он ловит даже легкий ветерок.Ветерок перемещает стрелу, пока она не зацепит обе стороны широкого конца в равной степени. Стрелка всегда направлена навстречу ветру, поэтому вы можете легко определить направление, с которого дует ветер.
Ветер вызывается колебаниями давления и температуры воздуха. Местные ветры могут меняться за минуты или часы. Например, морской и наземный бриз около океана меняют направление примерно каждые 12 часов. Однако в большинстве регионов ветер обычно дует с одного основного направления, называемого преобладающим ветром .Преобладающие ветры часто зависят от глобальных ветров. Глобальные ветры движутся по всей планете и не сильно меняются.
Ветровые лопатки измеряют только местный ветер. Однако информацию, которую мы получаем от флюгера, можно использовать для определения направления преобладающих ветров в регионе.
Инженеры создают инструменты для измерения направления и скорости ветра. Флюгер — это простой инструмент, который может измерять направление ветра ближе к земле, где мы живем. Инженеры проектируют большие метеорологические шары и другие устройства, которые собирают информацию о направлении и скорости ветра, когда они плавают намного выше над поверхностью земли.Они используют все эти данные для разработки усовершенствованных ветряных турбин для выработки электроэнергии, определения лучшего места для размещения взлетно-посадочных полос аэропортов и ветряных электростанций, а также для разработки компьютерных моделей, которые предсказывают и отслеживают погоду и штормы. Сегодня мы собираемся спроектировать простой флюгер из ограниченного количества материалов, чтобы помочь нам определить направление ветра снаружи, где мы живем.
Процедура
Перед мероприятием
- Попросите учащихся приносить промытые пластиковые бутылки для безалкогольных напитков (объемом менее 1 литра) за неделю до проведения задания.
- Сделайте пример флюгера, чтобы показать класс.
- (необязательно) Подготовьте прозрачные пленки или фотографии различных флюгеров для демонстрации учащимся.
- (для младших школьников) Распечатайте шаблон блочной стрелки на карточках или более плотной бумаге (по две на лист), достаточно для одной стрелки на группу. Студенты будут вырезать стрелки во время упражнения.
- Сделайте копии страницы журнала ветров и диаграммы розы ветров, по одной на каждого учащегося.
Со студентами
- Раздайте страницы журнала ветра.Прочтите вслух термины из словаря занятий. Попросите учащихся перечислить два термина в столбце «Словарь» и дать им определение. Посмотрите, есть ли у студентов вопросы по определениям.
- Обсудите со студентами разницу между глобальными ветрами, преобладающими ветрами и местными ветрами. (Ответ: глобальные ветры движутся по всей планете, преобладающими ветрами являются те, которые обычно наблюдаются в определенной области или регионе Земли, а местные ветры вызываются местными колебаниями температуры и давления и местной топографией.)
- Спросите студентов: Где и когда вы почувствовали сильный ветер? (Возможные ответы: во время шторма, на пляже, на вершине горы, на открытой местности.)
- Спросите студентов: Напомните мне еще раз, для чего используются флюгеры? (Ответ: они используются для измерения направления ветра, который сообщает нам о приближающейся погоде.)
- Попросите студентов записывать на своих страницах журнала любые наблюдения, которые они наблюдали во время упражнения, в столбце «Что я наблюдал». Объясните, что наблюдение — это все важное, что произошло во время занятия.
- Покажите учащимся ваш простой пример флюгера. Сообщите им, что их конструкция должна иметь выступ, который помещается внутрь соломки и напоминает форму стрелки, указывающей направление ветра.
- Покажите студентам, как работает компас. Напомните им, что стрелка всегда указывает на север.
- Разделите класс на группы по четыре ученика в каждой. Дайте им материалы для флюгера.
- Поручите группам написать четыре стороны света (север, юг, восток, запад) на боках пластиковых бутылок.Попросите их использовать маркеры, чтобы пометить бутылку инициалами N на одной стороне, S на противоположной стороне, E между N и S и W на противоположной стороне. Если это поможет, нарисуйте это на классной доске.
- К внутренней стороне пустой формы для пирога приклейте дно бутылки. Отложите в сторону.
- Предложите учащимся обсудить в своих командах, что есть идеальный флюгер. Поощряйте дикие черты и подчеркивайте, что плохих идей нет. Предложите им провести мозговой штурм и наметить свои стрелы флюгера.
- Попросите учащихся вырезать свои стрелы и разукрасить их, если позволяет время.
- Вставьте нижний язычок стрелки внутрь одного конца соломинки и аккуратно прикрепите язычок стрелки к соломе (см. Рисунок 1).
Рис. 1. Расположение стрелки, прикрепленной к соломке. Авторское право
Copyright © 2003 Крис Якацки, Университет Колорадо в Боулдере
- Поместите соломинку в бутылку, убедившись, что она свободно вращается. Лучше всего, если соломка будет длиннее бутылки.
- Поместите камни вокруг дна бутылки в форму для пирога, чтобы придать ей устойчивость, чтобы бутылка не перевернулась во время использования.
- Теперь студенты готовы записывать данные о направлении ветра. Вынесите флюгеры на улицу и разместите их высоко на открытых участках, например, на горке в поле или на игровой площадке. Попросите группы использовать свои компасы, чтобы найти север и совместить метки N флюгера с реальным севером.
- Попросите учащихся записать направление ветра в столбце «Что я наблюдал» на страницах своего дневника.Убедитесь, что они понимают, что если флюгер направлен на север, то ветер дует с с севера на (а не с юга на север).
- Спросите студентов: «Что сработало с вашим флюгером? Что не сработало? Как вы могли бы его улучшить?» Если позволяет время, позвольте ученикам изменить конструкцию флюгера.
- Вернувшись в класс, спросите студентов: что вы знаете о преобладающих ветрах? Если это еще не обсуждалось, объясните, что преобладающий ветер — это направление, откуда ветер обычно приходит, но не всегда.Спросите студентов: как мы можем определить направление преобладающего ветра в нашем районе? (Ответ: отслеживая ветер с течением времени и определяя, с какого направления ветер дует чаще всего.)
- Следующие две недели следите за направлением ветра. (Примечание: если у вас нет времени делать это каждый день в классе, попросите учителя делать это перед классом, или поручите разным ученикам записывать это ежедневно дома или в течение учебного дня, или найдите информацию о характере ветра в Интернете. .)
- После двух недель сбора данных о ветре попросите учащихся проанализировать данные.Поручите им составить таблицы данных для направлений ветра с одним столбцом, обозначенным «Дни» (с числами, соответствующими дням), и одним столбцом, обозначенным «Направление ветра» (с буквой, соответствующей направлению).
- Попросите учащихся подсчитать количество дней, когда ветер был северным, южным, восточным и западным.
- Проанализировав эти данные, попросите их сделать вывод о направлении преобладающего ветра и записать это в разделе наблюдений на страницах своего журнала.Ожидайте, что они смогут сделать вывод, что преобладающее направление ветра — это направление, которое измерялось большую часть дней.
- Попросите учащихся заполнить раздел на странице журнала под названием «Что я узнал». Обсудите с ними, что они узнали, и запишите их ответы на доске. Во время обсуждения попросите студентов записать любые дополнительные вопросы, которые могут у них возникнуть в столбце «Вопросы, которые у меня есть». В заключение задайте вопросы и обсудите оставшиеся вопросы.
Словарь / Определения
климат: местные условия региона, включая ветровые условия и температуру.
Эффект Кориолиса: глобальная сила, которая заставляет воздух двигаться по кругу из-за вращения Земли.
глобальный ветер: движение воздуха по поверхности всей Земли.
Сухой бриз: ветер, дующий с суши в сторону открытой воды.
местный ветер: ветер, вызываемый местными колебаниями температуры и давления, а также местным рельефом.
преобладающий ветер: ветры, обычно наблюдаемые в определенной области или регионе Земли.
морской бриз: прохладный ветерок, дующий с моря на сушу. Обычно это происходит рано утром.
флюгер: подвижное устройство, прикрепленное к приподнятому объекту, для указания направления ветра.
Оценка
Оценка перед началом деятельности
Журнал : Раздайте страницу журнала ветра. Прочтите вслух словарные термины и определения.Попросите учащихся перечислить два термина в столбце «Словарь» и дать им определение. Задавайте вопросы по определениям.
Встроенная оценка деятельности
Журнал: Попросите учащихся записать все свои наблюдения в столбце «Что я наблюдал». Наблюдение — это все примечательное, что произошло во время активности.
Вопросы для обсуждения: В ходе упражнения задайте студентам следующие вопросы, чтобы убедиться в их успеваемости.
- В чем разница между глобальными ветрами, преобладающими ветрами и местными ветрами? (Ответ: глобальные ветры перемещаются по всей планете, преобладающие ветры — это ветры, обычно возникающие в регионе или области, а местные ветры вызываются местными колебаниями температуры, давления и топографии.)
- В каких местах и в какое время вы чувствовали сильный ветер? (Возможные ответы: во время шторма, на пляже, на вершине горы, на открытой местности.)
- Напомните мне еще раз, для чего используется флюгер? (Ответ: Используется для измерения направления ветра.)
Оценка пост-активности
Пример графика розы ветров, созданного с использованием данных о направлении, скорости и частоте ветра Геологической службы США, собранных за пять лет на метеорологической площадке возле Кламат-Фоллс, штат Орегон. Авторское право
Copyright © Орегонский центр водных наук, Геологическая служба США http: //or.water.usgs .gov / grapher / tutorial / examples.html
.Журнал : Попросите учащихся заполнить разделы на странице журнала, озаглавленные «Что я узнал». Обсудите, что они узнали, и запишите свои ответы на классной доске.Во время обсуждения попросите студентов записать любые дополнительные вопросы, которые у них есть в столбце «Вопросы, которые у меня есть». В заключение задайте и обсудите любые дополнительные вопросы.
Роза ветров: Попросите учащихся использовать диаграмму «Роза ветров», чтобы создать другой вид графика из собранных ими данных о направлении ветра за две недели. Прилагаемая диаграмма розы ветров представляет собой восьмиугольник, каждая сторона которого обозначена как компас: N, NE, E, SE, S, SW, W и NW. На каждой стороне выступает прямоугольник, разделенный на несколько секций / полос.Каждый раз, когда ветер дул в определенном направлении, раскрашивайте полосу на этой стороне восьмиугольника. Графики роз ветров используются исследователями и метеорологами, чтобы с первого взгляда показать преобладающее направление ветра. Если в вашей школе есть метеостанция, которая регистрирует скорость ветра, а также направление ветра, попросите учащихся добавить эту информацию в свои графики роз ветров.
Вопросы для расследования
В конце упражнения задайте учащимся следующие вопросы для размышления, чтобы закрепить их понимание флюгера в качестве примера решения простой задачи проектирования:
- Если мы посмотрим на флюгеры как на решение инженерного проектирования, то какую проблему инженерного проектирования они решают? Как бы вы определили проблему? (Ответ: Задача состоит в том, чтобы создать что-то, что помогает нам предсказывать погоду.Знание направления ветра помогает информировать людей, например фермеров, о приближающихся погодных условиях.)
- Другой способ подумать об этом: в чем нужда или желание? Какова его цель? (Ответ: Придумайте что-нибудь, чтобы сообщить нам направление ветра.)
- Когда вы создавали флюгер в этом упражнении, что было самым важным, что нужно было уметь делать? Каковы были конкретные критерии успеха? (Ответ: Готовый флюгер должен сообщать нам, с какого направления дует ветер.) Если он не выполнил эту работу точно или надежно, была ли она успешной? (Ответ: нет)
- Какие были ограничения для изготовленного вами флюгера? Другими словами, в каких условиях и с какими материалами вам приходилось работать? Возможно ограничение по материалам, времени или стоимости? (Ответ: Нам дали определенные строительные материалы и время на их изготовление.)
- Чем то, что вы делали в этой деятельности, похоже на то, что делают инженеры? (Ответ: инженеры создают инструменты для измерения направления и скорости ветра, чтобы они могли собирать данные из многих мест по всему миру, которые они использовали для самых разных целей, таких как отслеживание погоды и штормов и проектирование других вещей, таких как компьютерные модели, чтобы помочь метеорологам прогнозировать погода, ветряные турбины для выработки электроэнергии за счет движения ветра, а также расположение взлетно-посадочных полос аэропортов и ветряных электростанций.)
- Как вы могли применить то, что вы узнали из своих данных — о преобладающих ветрах в нашем регионе? (Возможные ответы: где разместить проемы в домах [двери и гаражные ворота], чтобы они не находились в самом ветреном месте, в наиболее защищенном месте для установки палатки, как сориентировать наружные приюты для животных, чтобы они действительно обеспечивали защиту от преобладающих ветров; храните мусорные баки или другие посторонние предметы, чтобы они с наименьшей вероятностью были унесены сильным ветром; замечая, когда ветер дует с направления, отличного от преобладающего ветра, как индикатора погодных условий; где разместить ветряную мельницу, генерирующую электричество, на вашем имущество.)
Советы по поиску и устранению неисправностей
Если соломинка не вращается, попробуйте использовать более длинную трубочку или более короткую бутылку и убедитесь, что она ни за что не зацепляется.
Если соломинка сдувает, утяжелите стрелу небольшим количеством пластилина, чтобы она оставалась устойчивой.
Если ветра недостаточно, отложите сбор данных до более ветреного периода.
Если вы не живете в ветреной местности, поищите данные в Интернете.
Расширения деятельности
Попросите учащихся записать направление ветра в разное время дня, чтобы наблюдать за его изменением.Также запишите, как ощущается ветер. (Холодно или тепло?)
Прочтите вслух одну из литературных книг по ветру, перечисленных в разделе «Ссылки». Обсудите, как можно охарактеризовать ветер: например, качалка для колыбели, похититель шляпы, детский дразнилка. Проведите мозговой штурм со студентами, чтобы составить список идей для описания ветра.
Попросите учащихся найти «Башню ветров» и описать различных богов или духов с каждой стороны башни.
Предложите учащимся изучить идеи о ветре и воздухе, разработав и протестировав устройство обнаружения ветра при различных скоростях ветра по адресу: https: // www.fi.edu/science-recipes/wind-detectors
Масштабирование активности
Для младших школьников предоставьте шаблон с блочной стрелкой (см. Раздел «Приложение»), который поможет им.
Рекомендации
Сбор и представление данных о погоде. Раздел 4E: Погода и климат. Discovery Works, Houghton Mifflin Science. По состоянию на 29 сентября 2020 г. (Части деятельности адаптированы с этого веб-сайта.) http://www.eduplace.com/science/dw/4/unit/e/index.html
Доррос, Артур. Почувствуй ветер. Нью-Йорк, Нью-Йорк: HarperCollins Publishing Co., 2002.
Фаулер, Аллан. Ты видишь ветер? Чикаго, Иллинойс: Children’s Book Press, 1999.
Грэм, Ян С. Энергия ветра: энергия навсегда. Чикаго, Иллинойс: Heinemann-Raintree Publishers, 1999.
Кеннеди, Дороти. Заставьте вещи летать: Стихи о ветре. New York, NY: Margaret McElderry Books, 1998.
Оуэн, Энди и Миранда Эшвелл. Ветер: какая погода? Чикаго, Иллинойс: Heinemann-Raintree Publishers, 1999.
Система графического отображения данных USGS и примеры графиков. Последнее изменение: 29 января 2019 г. Центр водных исследований штата Орегон, Геологическая служба США, Министерство внутренних дел США. (Прокрутите вниз, чтобы увидеть график с розой ветров; включает ссылку на утилиту построения графиков данных, чтобы строить графики на основе данных USGS.) По состоянию на 29 сентября 2020 г.http://or.water.usgs.gov/grapher/tutorial/examples.html
Авторские права
© 2004 Регенты Университета Колорадо.Авторы
Джессика Тодд; Мелисса Стратен; Малинда Шефер Зарске; Джанет ЙоуэллПрограмма поддержки
Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в БоулдереБлагодарности
Содержание этой учебной программы по электронной библиотеке было разработано за счет грантов Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Департамент образования и Национальный научный фонд (грант ГК-12 № 0338326). Однако это содержание не обязательно отражает политику DOE или NSF, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.
Последнее изменение: 20 июля 2021 г.
Облака
Облака«Метеорологические приборы»
Энсли Холостяк и Алисин Келлер
7 ноября 2000 г.
1.В ходе практического эксперимента и исследовательского обсуждения учащиеся узнают о различных типах погодных инструментов, о том, как они используются и что они измеряют.
2. Четвертый класс — Динамическая Земля — Объясните использование погодных инструментов для предсказания и записи погоды.
Барометр
Датчик дождя
Гигрометр
Флюгер / анемометр
Термометр
3. Есть определенные инструменты, которые мы используем для измерения погоды.Самый распространенный инструмент — термометр. Этот прибор измеряет температуру в градусах Цельсия, Фаренгейта и Кельвина. Большинство термометров сделаны из стекла и содержат жидкость, называемую ртутью. Ртуть указывает на степень тепла или холода измеряемого вещества. Уровень ртути повышается, указывая на более высокую температуру, и понижается, чтобы указывать на более низкую температуру. Дождь замерзает при 32 градусах по Фаренгейту и 0 градусам Цельсия.
Другой распространенный метеорологический прибор — дождемер.Этот инструмент используется для измерения осадков. Инструмент представляет собой стеклянную пластиковую трубку, на внешней стороне которой нанесены сантиметры и дюймы. Если датчик дождя расположен на открытой местности, он точно укажет количество осадков, выпадающих в данном районе во время ливня или шторма.
Флюгер — еще один метеорологический прибор. Этот инструмент используется для измерения направления ветра. Флюгер может быть изготовлен из различных материалов, но должен быть достаточно тяжелым, чтобы выдерживать сильный ветер.Многие флюгеры имеют наверху декоративное животное или рисунок, но все они имеют стрелки, указывающие в четырех основных направлениях (север, юг, восток и запад). Анемометр также измеряет ветер, но он измеряет скорость ветра. Этот инструмент имеет три чашки, соединенные со стержнями, которые вращаются на одном центральном стержне. Скорость ветра измеряется в милях в час.
Гигрометр — еще один прибор, используемый для измерения погоды. Этот прибор используется для измерения влажности. Он состоит из двух термометров с лампочкой в каждом из них.Правый градусник накрывают влажной тканью. Температура на этом термометре ниже, чем на другом термометре. Влажность измеряется путем сравнения двух температур и с помощью диаграммы.
Другой погодный прибор — барометр, который измеряет давление воздуха. Давление воздуха измеряется в миллиметрах. Нормальное атмосферное давление составляет 760 миллиметров или 760 торр. Водяной барометр слишком велик для повседневного использования. А вот жидкой ртути 13.В 6 раз тяжелее воды, а высота столба ртути, поддерживаемого нормальным атмосферным давлением, составляет всего около 760 мм. Обычный ртутный барометр состоит из стеклянной трубки высотой около 840 мм, закрытой в верхнем конце и открытой в нижнем. Трубка заполняется ртутью, а открытый конец помещается в чашку с той же жидкостью. Трубка создает вакуум, и колебания атмосферного давления заставляют жидкость подниматься и опускаться в трубке. Более удобная форма барометра и наиболее точная — это анероид, в котором атмосферное давление сгибает эластичный верх частично вакуумированного барабана, приводя в действие стрелку.Частично откачанный металлический барабан расширяется или сжимается в ответ на изменение давления воздуха. Серия рычагов и пружин преобразует движение верхней части барабана вверх и вниз в круговое движение стрелок вдоль лицевой стороны барометра-анероида.
4. По окончании этого урока дети должны понимать:
a. Температура измеряется в градусах с помощью термометра (стр. 49, концепция 18, 1995 г.).
г. Вода замерзает при температуре 32 градуса по Фаренгейту и 0 градусов Цельсия (стр.50, концепция 27, 1995 г.).
г. Осадки измеряются в сантиметрах и дюймах с помощью дождемера (стр. 49, концепция 18, 1995).
г. Направление ветра измеряется с помощью флюгера. Он измеряется как север, юг, восток или запад (стр. 49, концепция 18, 1995).
г. Анемометр измеряет скорость ветра в милях в час (стр. 49, концепция 18, 1995).
эл. Влагомер измеряет влажность (стр. 49, концепция 18, 1995 г.).
ф. Давление воздуха измеряется барометром (стр.49, концепция 18, 1995 г.).
5. Мешок со льдом, двенадцать чашек, двенадцать термометров, шесть больших контейнеров с солью, например, один флюгер, один датчик дождя, одно ведро для полива, один лоток
6. Процедуры: Шаг 1: Учитель будет иметь две чашки на группу из шести человек на партах, когда они вернутся с перемены. В каждой чашке уже есть лед. У каждой группы будет термометр и ящик с солью. Учитель скажет одному человеку из группы насыпать хорошее количество соли в , одну чашек.Затем учитель попросит учеников положить по одному градуснику в каждую чашку и наблюдать за изменением температуры. Студенты должны записать температуру каждой чашки на листе бумаги.
Шаг 2: После того, как у студентов будет около десяти минут, чтобы изучить термометр и лед, они будут практиковаться в использовании другого инструмента для определения погодных условий. Учитель будет звать столик, чтобы подойти к ней, где она будет наливать воду из ведра на дождемер, установленный на поддоне, чтобы собрать лишнюю воду.Детей попросят взглянуть на датчик дождя и измерить результат, с которым все согласны.
Шаг 3: Учитель отзовет учеников от их партов на пол в задней части комнаты. Она начнет с того, что расскажет студентам, что они только что использовали два очень распространенных инструмента для определения погодных условий. Затем она спросит, что они наблюдали, когда измеряли температуру льда. У учителя будет доска для сухого стирания, на которой будут записаны выводы группы о двух разных чашках.Учитель обратится к предыдущему уроку о круговороте воды и к тому, что они узнали о точке замерзания. Учитель будет в основном фасилитатором на этом коллоквиуме. Однако она позаботится о том, чтобы ученики поняли, что соль понижает температуру ниже нуля. В погоду температура может опускаться ниже нуля.
День второй
Шаг 4: Затем учитель обсудит дождемер и то, как он точно измеряет количество осадков, получаемых в данной местности.Затем она обсудит другие погодные инструменты и то, что они измеряют: барометр, гигрометр, флюгер и анемометр. Во время этой части коллоквиума преподаватель будет держать флюгер перед вентилятором и объяснять, как он показывает направление ветра.
Шаг 5: Учитель выберет разных учеников (убедившись, что у каждого ребенка есть возможность), чтобы продемонстрировать свое понимание того, как работает каждый погодный инструмент, с помощью творческой драмы.
7.Оценка будет проводиться во время коллоквиума. Мы будем использовать творческую драму, чтобы оценить понимание детьми того, как работают эти погодные инструменты. Они будут действовать с помощью флюгера, измеряющего направление ветра. Они будут разыгрывать термометр (ртуть поднимается и опускается), показывая температуру — другие дети будут разыгрывать горячие и холодные температуры вокруг людей с термометром. Они будут действовать анемометром, быстро и медленно пройдя по кругу, чтобы определить скорость ветра. Они будут показывать дождемер аналогично термометру.Они также будут изображать гигрометр, имея двоих детей в роли термометров, на одного из которых будет наложена влажная ткань. Они будут разыгрывать барометр, когда ребенок будет указателем, а другие дети — металлическим барабаном, расширяющимся и сжимающимся. У некоторых других детей будет атмосферное давление.
8. Интернет-ресурс http://ericir.syr.edu/Virtual/Lessons/Science/Earth/EAR0013/html
9. Наблюдение — эксперимент
Общение — коллоквиум
Делаем выводы — коллоквиум и творческая драма
Измерение — температура, осадки
Список литературы
Эксперимент и некоторая информация об облаках были получены от:
Usborne Science & Experiments Weather & Climate by Fiona Watt and Francis Wilson
Авторские права 1992 г., Usborne Publishing Ltd.
Энсли Бакалавр
Камень
Критика уроков по приборам погоды
Я начал этот урок с того, что каждая группа измерила температуру чашки, полной льда, и чашки, полной льда и соли, и записала ее. Что-то, что мне следовало сделать, — это дать детям предположение о температуре каждой чашки. Это включило бы научный метод. В течение этого времени, когда я должен был установить временные рамки для проверки температуры, чтобы получить более точные показания, я позвал каждую группу, чтобы прочитать датчик дождя.Детям эти занятия очень понравились. После того, как каждая группа увидела и прочитала датчик дождя, я позвал детей подойти и сесть на пол.
Я спросил детей, какими двумя инструментами мы только что пользовались. Затем мы перешли к обсуждению разницы температур между чашкой со льдом и чашкой со льдом и солью. Я записал их температуру для каждого и спросил, почему чашка с солью холоднее. Поначалу было трудно заставить детей говорить, и это оказалось скорее вопросом / ответом, чем дискуссией.Я думаю, что, поскольку дети не привыкли к такой стратегии, им было труднее обсуждать друг с другом. Дети в конце концов обнаружили связь соли и более низкой температуры, когда я посоветовал им вспомнить наше обсуждение круговорота воды.
Накануне я спросил учителя Venture, есть ли у него какие-нибудь погодные приборы. У него было все, что мне было нужно. На следующий день я перезвонил детям, поднял каждый метеорологический прибор и спросил их, что это такое.Мы посмотрели на каждый инструмент и обсудили, что он измеряет. Затем мы попытались создать творческую драму. Это оказалось не так успешно, как я надеялся. Детям, снимавшим драму, это понравилось, но другие дети не обратили внимания. Это вышло из-под контроля, поэтому мы остановились. Я думаю, что творческая драма, гипотетически, — отличный инструмент обучения, однако мой первый опыт оказался бесполезным. Думаю, если дети привыкнут к опыту ICM, коллоквиум и творческая драматургия улучшатся.
Точный беспроводной флюгер: 7 ступеней (с изображениями)
Модули HM-10 сконфигурированы как ведомые, без автоматического перехода в спящий режим. Им необходимо подключиться немедленно, от ведущего к ведомому, без пароля или других согласований. Для их программирования используйте адаптер FTDI 232 (установлен на 3,3 вольта). Вы подключаете контакты 3.3v, Gnd, Rx к Tx и Tx к Rx; Было бы полезно прикрепить гнездовой разъем к контактам FTDI, затем припаять небольшие гибкие провода к контактам с гнездовым разъемом, а оттуда припаять провода к HM-10.См. Принципиальную схему в руководстве HM-10, индикатор режима на контакте 24, проводка сброса на контакте 23 и подключение заземления к контактам 13,14, 21 и 22 должны быть выполнены — это требует тонкого наконечника. паяльник и твердая рука (плюс аксессуар из третьей руки для удержания платы). Вам понадобится какая-то терминальная программа, лучше всего Realterm, потому что она позволяет отправлять команды AT-модема для изменения конфигурации. См. Это отличное руководство, чтобы ознакомиться с шагами, необходимыми для программирования HM-10.
//////////////////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////
Запрограммируйте ведомое устройство как:
РЕЖИМ 2, данные и AT-команды в одном потоке данных. отправить AT + MODE2
PWRM 0, автоматический спящий режим, отправить AT + PWRM0
ROLE 0, ведомое / удаленное / периферийное устройство, отправить AT + ROLE0
PCTL 1, выходная мощность, макс. отправить AT + PCTL1
FLOW 0, управление потоком не используется. отправьте AT + FLOW0
ADDR ?, вам нужно найти MAC-адрес для этого устройства, записать его.Используется для установки CONN в мастере. отправить AT + ADDR?
CONN XXYYZZ и т. Д., Установите подчиненное устройство для подключения к MAC-адресу главного устройства. отправить AT + CON22C22FF22DA2 [независимо от главного MAC-адреса]
BAUD 0, скорость передачи по умолчанию 9600 бод (настолько быстро, насколько ATtiny85 может отправлять) отправить AT + BAUD0
POWE 2, мощность передачи 0 дБм, отправить AT + POWE2
TYPE 0, убедитесь, что пароль не используется, отправьте AT + TYPE0
VERS?, Version. Моя версия была v540. отправить AT + VERS?
//////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////// /////
Запрограммируйте ведущее устройство как:
РЕЖИМ 2, данные и AT-команды в одном потоке данных.отправить AT + MODE2
PWRM 1, без спящего режима (у ведущего устройства отключено питание с мягкой защелкой), отправить AT + PWRM1
ROLE 1, ведущий / центральный блок, отправить AT + ROLE1
PCTL 1, выходная мощность, макс. отправить AT + PCTL1
FLOW 0, управление потоком не используется. отправьте AT + FLOW0
ADDR ?, вам нужно найти MAC-адрес для этого устройства, записать его. Используется для установки CONN в ведомом. отправить AT + ADDR?
CONN XXYYZZ и т. Д., Установите ведущее устройство для подключения к MAC-адресу ведомого. отправить AT + CON22C22FF22DA2 [независимо от MAC-адреса подчиненного устройства] *
BAUD 0, скорость передачи по умолчанию 9600 бод (настолько быстро, насколько может отправлять ATtiny85) отправить AT + BAUD0
POWE 2, мощность передачи по умолчанию 0 дБм, отправить AT + POWE2
TYPE 0, убедитесь, что пароль не используется, отправьте AT + TYPE0
VERS?, Версия.Моя версия была v540. отправить AT + VERS?
//////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////////////// ////////////
Примечание: в V540 блоки больше не связываются автоматически при включении.