علوم الأرض والجيولوجيا

نشاط عملي يوّضح كيفية صنع مقياس لسرعة الرياح

2011 الطقس والمناخ

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

مقياس سرعة الرياح سرعة الرياح الرياح علوم الأرض والجيولوجيا

الأهداف:

1- صنع مقياس سرعة الريح واستخدامه لقياس سرعة الريح.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– 4 أكواب من مادة ستايروفوم

– طلاء

– فرشاة دهان

– مقص

– قطعة/ قضيب خشبي رقيق وضيق بطول 18 بوصة تقريباً (50 سم)

– وتد خشبي بطول 18 بوصة تقريباً (50 سم)

– مسطرة

– قلم رصاص

– حلقة

 

خطوات العمل:

1- ضع جريدة على سطح المكان الذي تعمل عليه لإبقائه نظيفاً، ثم ادهن السطح الخارجي لأحد أكواب الستايروفوم.

2- قصّ القضيب الخشبي من منتصفه بالضبط، ثم قِسْ النقطة الوسطى لكل قطعة وحدد المنتصف بعلامة (×) بواسطة قلم الرصاص.

ضع الآن القطعتين فوق بعضها بعضاً وثبتهما بواسطة دبوس كبس بحيث تتطابق العلامتان (×) الواحدة فوق الأخرى.

3- ثبت الأكواب وهي بوضعية مسطحة بدبابيس الكبس على نهايات الأذرع الخشبية الأربعة وتأكد من أن الأكواب تأخذ اتجاهاً واحداً.

4- ضع الحلقة على رأس الوتد وثبت فوقها الأذرع الخشبية بواسطة دبوس كبس.

ستشكل الحلقة فراغاً يباعد بين الأذرع والوتد بما يتيح دوران الأكواب بسهولة.

5- خذ مقياس الريح الذي صنعته إلى المكان الذي ترغب فيه بقياس سرعة الريح خارج المنزل.

اغرس وتد مقياس سرعة الريح في التراب، أو اربطه بالسياج وتأكد من أن الأكواب تدور بحرية وسهولة.

6- قم بقياس سرعة الريح بعدّ المرات التي يدور فيها الكوب الملون في الدقيقة الواحدة. (تكون العملية أسهل بوجود شخصين، أحدهما يقوم بالتوقيت والآخر بالعدّ).

ستبين لك هذه العملية سرعة الريح من خلال عدد الدورات (اللفات) في الدقيقة الواحدة.

 

إن تعداد المرات التي يدور فيها مقياس سرعة الريح الذي صنعته بنفسك خلال فترة زمنية معينة يجعلك قادراً على إنشاء سُلّم أو مقياس خاص بك لقياس سرعة الريح.

قِسْ سرعة الريح في المكان ذاته لعدة أيام، أو قارن سرعات الريح في أماكن مختلفة. هل تتغير سرعة الريح كثيراً من يوم إلى آخر ومن مكان إلى آخر؟

بإمكانك استعمال مقياس سرعة الريح الذي صنعته من أجل تحديد سرعة الريح بالضبط، لكنك ستحتاج إلى مساعدة أحد الكبار ممن لديه سيارة، كما ينبغي أن تختار يوماً تكون الرياح فيه ساكنة وطريق أو مرآب سيارات هادئ ومهجور.

 

اطلب من لك الشخص البالغ قيادة سيارته ببطء، بينما تمسك بأداتك المصممة لقياس سرعة الريح وأخرجها من نافذة السيارة (انتبه دائماً لتثبيت حزام الأمان وعدم مدّ ذراعك خارج النافذة).

عدّ المرات التي تدور فيها الأكواب في الدقيقة الواحدة.

 

ستدلك هذه العملية على عدد دورات مقياس سرعة الريح المقابلة لسرعة السيارة.

فعلى سبيل المثال، إذا لفّ المقياس 20 مرة عندما كانت السيارة تسير بسرعة 10 أميال/سا (16 كم/سا)، فهذا يعني أن 20 دورة في الدقيقة مساوية لسرعة ريح قدرها 10 أميال/سا (16كم/سا).

 

تحليل النشاط:

مع أن مقياس سرعة الريح الذي صنعته بنفسك لا يستطيع تحمّل قوة الريح الشديدة، إلا أنه أداة مفيدة لقياس التغيرات الحاصلة في سرعة الريح.

فمن خلال تسجيل القياسات بأوقات مختلفة في السنة وفي أماكن مختلفة أيضاً يجب أن تصبح قادراً على تكوين صورة دقيقة عن أنماط الرياح في منطقتك.

وإذا نفذت هذه العم لية ستجد أن سرعة الريح أشدّ في أوقات معينة من اليوم وفي أوقات معينة من السنة أيضاً.

 

ويحدث ذلك بسبب التغيرات التي تطرأ على درجة الحرارة خلال اليوم الواحد وخلال السنة، فالطقس الدافئ يسخّن الهواء، ما يؤدي إلى صعوده وإحداث الرياح، كما تدفئ الشمس الهواء في فترة النهار، لذلك تكون هناك رياح في النهار أكثر من الليل.

وعلى نحو مشابه، فإن سرعة الريح على المستوى العالمي تتبع في أغلب الأحيان أنماطاً تحددها درجات حرارة الهواء المحلية.

تبدأ الأعاصير دائماً، على سبيل المثال، فوق المحيطات في المناطق الاستوائية (المدارية) وشبه الاستوائية. تحمل هذه العواصف الاستوائية أسماء مختلفة في شتى أنحاء العالم.

 

ففي المحيط الأطلسي تُعرف تلك العواصف بالأعاصير؛ وفي المحيط الهادئ تسمى بالأعاصير المدارية أو الاستوائية؛ بينما تُعرف فوق المحيط الهندي باسم الأعاصير الحلزونية؛ وعندما تهب هذه العواصف فوق الجزء الشمالي من أستراليا تسمى الزوابع.

تستمد الأعاصير طاقتها من الهواء الدافئ والرطب جداً والذي لا يتوافر إلا فوق المحيطات الدافئة.

ولكي يتشكل الإعصار لابدّ لدرجة الحرارة فوق المحيط من أن تتجاوز 80 درجة فهرنهايت (27 درجة مئوية)، حيث تؤدي درجة الحرارة إلى تبخر كمية كبيرة من ماء المحيط. تتطور الأعاصير في الطبقة العميقة من الهواء الرطب الذي يتكوّن مباشرة فوق المحيط.

 

تهبّ الأعاصير فقط في أوقات محددة من السنة، ففي النصف الشمالي من الكرة الأرضية تبدأ الأعاصير عندما تكون حرارة الشمس في أشدّها، أي من شهر أغسطس ولغاية شهر أكتوبر.

في حين تتشكل الأعاصير في النصف الجنوبي من الأرض بين شهري ديسمبر ومايو للسبب ذاته، أي عندما تكون حرارة الشمس في ذروتها.

أما الأعاصير القمعية (تورنادو) فيقتصر هبوبها على مناطق محددة وأوقات معينة من السنة، فهناك بقعة في الولايات المتحدة معروفة باسم «ممر التورنادو» لأنها تتعرض للأعاصير القمعية بشكل خاص.

 

وتشمل منطقة «ممر التورنادو» بعض الأودية النهرية في المسيسبي وأوهايو وميسوري، مع أن تلك المنطقة قد تمتد في أوقات معينة من السنة من تكساس إلى نبراسكا وأيوا.

تتشكل الأعاصير القمعية من العواصف الرعدية الصيفية، حيث يظهر في بعض الأحيان خط طويل يضم 50 غيمة (سحابة) أو أكثر من السُحُب الرعدية أو السُحُب الركامية المزنية العالية.

ويسمى هذا الخط بخط الزوبعة الذي يحوي أحياناً عواصف رعدية دوّارة تدعى عواصف رعدية مفرطة الخلايا.

 

تتشكل منطقة ذات ضغط منخفض قوي جداً أثناء دوران تلك العواصف، ما يجعلها تمتص غيرها من الرياح التي تدور حول الجزء الخارجي من العاصفة.

وعندما يتم امتصاص تلك الرياح تصل سرعتها إلى 340 ميلاً/سا (500 كم/ سا)، مشكَّلة بذلك دوّامة قمعية على هيئة غيمة أو سحابة. يزداد طول قمع الغيوم أكثر فأكثر إلى أن يصل إلى الأرض.

يشكل الضغط المنخفض في مركز الإعصار القمعي عملية الامتصاص أو الشفط ويمتد القمع الدوّامي للإعصار ليجتاح الأرض ويبتلع كل شيء في طريقه وكأنه خرطوم مكنسة كهربائية عملاقة.

 

ما العمل إذا تعذّر دوران الأكواب؟

اختبر مقياس سرعة الريح الذي صنعته قبل استخدامه، وذك بالنفخ على الأكواب كي تتأكد من دوران القضبان المتصالبة بسهولة.

وفي حال عجزها عن الدوران اسحب دبوس الكبس قليلاً، كما يتعين عليك التأكد من أن كل ذراع من القضبان الخشبية المتصالبة متساوية الطول تماماً، وإلا فلن يكون مقياسك دقيقاً.

 

الرياح العاتية

سُجلت أعلى سرعة ريح على الأرض في 12 إبريل 1934 فوق جبل واشنطن على ارتفاع 6288 قدماً (1916 متراً)، بولاية ”نيو هامبشر“، حيث بلغت سرعة هذه الريح 231 ميلاً/ سا (371 كم/سا).

أما المكان الأكثر عصفاً بالرياح على وجه الأرض فهو خليج ”كومنولث“، ساحل ”جورج الخامس“، في القطب الجنوبي، حيث تبلغ سرعة الريح في أغلبالأحيان 199 ميلاً/ سا (320 كم/سا).

مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لقاح أكسفورد آمن ويحفز على الاستجابة المناعية
قلم:    كلير ويلسون، جيسيكا هامزيلو، آدم فوغان، كونارد كويلتي-هاربر، ليلى ليفربول
ترجمة: مي منصور بورسلي
آخر أخبار فيروس كورونا حتى 20 يوليو 2020 الساعة 5 مساء
 
لقاح أكسفورد المرشح للتطعيم ضد الفيروس التاجي يبدو آمنًا ويحفز على الاستجابة المناعية
اللقاح ضد الفيروس التاجي Coronavirus الذي طورته جامعة أكسفورد University of Oxford بالتعاون مع شركة الأدوية آسترازينيكا AstraZeneca آمنٌ وينشط الاستجابة المناعية لدى الأشخاص، ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪فكرة ثورية تشير إلى وجود مسبب واحد للأمراض النفسية
قلم: دان جونز Dan Jones
ترجمة: روان دشتي
الحياة قد تكون صعبة. جميعنا مررنا بمخاوف مزعجة وقلق Anxiety وحزن Sadness ومزاج منخفض Low mood وارتياب Paranoid. وفي معظم الوقت تكون هذه الأفكار قصيرة الأمد. ولكن عندما تستمر أو تتفاقم، يمكن لحياتنا أن تنهار بسرعة.
أمراض الصحة النفسية Mental health conditions، من الاكتئاب Depression والرهاب  Phobiasإلى فقدان الشهية Anorexia والفصام Schizophrenia، هي حالات شائعة بشكل مدهش. وفي المملكة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪التلوث بالرصاص يتعقب صعود ملوك العصور الوسطى وسقوطهم
قلم:   آن غيبونز
ترجمة:   صفاء كنج
تقع قرية كاسلتون Castleton الخلابة في مقاطعة بيك Peak District  بإنجلترا، عند سفح نتوء من الحجر الجيري تتوجُّه قلعة تعود إلى القرون الوسطى. وفي الوقت الحاضر يتوافد المتنزهون للاستمتاع بالجمال الطبيعي الأخّاذ للمنطقة، محل أول حديقة وطنية في المملكة المتحدة. ولكن قبل 800 عام غطت أراضي المستنقعات البرية والوديان التي تنمو فيها الأشجار طبقة من الرصاص السام الملوث Toxic Lead pollution، كما يقول عالم الآثار ... (قراءة المقال)
‫‪كيف يعمل العلم
كيف يمكن ان نتعرف على الحقائق في هذا الكون ؟ .. هذا السؤال عميق جدا .. و للإجابة عليه اضطرت البشرية ان تستعين بادوات كثيرة على مر تاريخها لمحاولة الوصول الى الأسئلة الجوهرية التي يحتاج الانسان الى إجابات لها .. بمعنى اخر التي تمثل الحقيقة و الواقع الذي يعيش فيه .. وكانت الفلسفة والأديان من اهم الأدوات ان صح التعبير التي استخدمت للوصول و تحقيق هذه الغاية .. و نشأة من بعدها مدارس و مناهج مختلفة كلها تبحث عن نفس الهدف .. الحقيقة.. فتحدث فيها ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪هل السيارات الكهربائية أكثر ملاءمة للبيئة؟
و ويلز
كثيراً ما يُنظر إلى السيارات الكهربائية بالكامل كبديل أكثر ملاءمة للبيئة من السيارات التي تعمل بالبنزين والديزل لأنها لا تستخدم الوقود الأحفوري في محركاتها. ليس الأمر بهذه البساطة، لأنه لا يزال يتعين شحن السيارات الكهربائية، ولا يزال يُنتج قدر كبير من الكهرباء باستخدام الوقود الأحفوري. وفي الواقع، ينتج %60 من الكهرباء في جميع أنحاء العالم باستخدام أنواع الوقود الأحفوري مثل الفحم والغاز. ويختلف الأمر من بلد إلى آخر، وفي أوروبا على ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪عربات الدفاع الرقمية: المركبات المدرعة للقرن الحادي والعشرين
قلم: إيلسا هارفي
يتعين على الجنود أن يفكروا بسرعة، فيعالجوا البيانات ويحللوا المواقف أثناء وقوعها قبل التوصل إلى قرار مستنير وتكتيكي. تُوزَّع المعلومات المهمة عبر أسطول من المركبات المدرعة المنفصلة، بأقصى قدر ممكن من الفعالية. توجد الآن مجموعة جديدة من المركبات التي تهدف إلى جعل هذه العمليات أسهل وأكثر كفاءة خلال تنفيذ المهام: عائلة أجاكس Ajax. وصفت المركبات القتالية المدرعة Armoured Fighting Vehicles AFVs من طراز أجاكس بأنها عيون وآذان ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪العجائب الطبيعية للمجموعة الشمسية
قلم: سكوت داتفيلد
جبل عملاق سُمِّي جبل أوليمبوس مونس Olympus Mons على اسم جبل الأوليمب العظيم في اليونان، وهو أطول قمة في مجموعتنا الشمسية. ويحلق في سماء المريخ بارتفاع نحو 25 كم من قاعدته ويبلغ عرضه 624 كم؛ فيتقزم أعلى جبال الأرض، إيفرست، البالغ ارتفاعه نحو 8.8 كم، أمامه. وتشكل أوليمبوس مونس، المعروف أنه بركان درعي Shield volcano، على مدى ملايين السنين بفعل انسكاب الحمم اللبية ببطء على ضفافه لإنشاء مظهر درع واسعة النطاق. ولا يقتصر وجود ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪إرفين شرودنغر
ندما تفكر في الفيزيائي النمساوي إرفين شرودنغر، قد يتحول عقلك أولاً إلى تجربته الفكرية الشهيرة: القطة المسمومة في صندوق. ومع ذلك، وكجزء من مساهماته في ميكانيكا الكم، فمن أشهر مآثره وضعه لمعادلة شرودنغر Schrödinger equation. وخلال عشرينات القرن العشرين ظهر مجال ميكانيكا الكم، إلى جانب سباق تضمن جميع كبار العلماء لإيجاد طرق لوصف وشرح حركة بعض أصغر لبنات الكون. وصُقلت قدرات شرودنغر العلمية بالدراسة والعمل في العديد من الجامعات الكبرى إلى جانب ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪الطريق السريع للرياح
تحرك الهواء في الغلاف الجوي باستمرار. تتألف جزيئات الهواء من عدة طبقات- من فوق مستوى سطح الأرض مباشرة إلى علياء السماء - وتتعرض لمستويات متفاوتة من الضغط وتوزيع الطاقة. وسواء كان ذلك في صورة حركات بسيطة لنقل الحرارة من خط الاستواء نحو القطبين أم عبر التيارات القوية التي تسمى التيارات النفاثة Jet streams، فإن الهواء في رحلة مستمرة كثيراً ما يستحيل رؤيتها. ينقسم الغلاف الجوي للأرض إلى خمس طبقات رئيسية: التروبوسفير Troposphere أقربها إلى السطح. ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪لماذا تنحسر الثلاجات الجليدية؟
تشكل الثلاجات الجليدية الأنهار الجليدية Glaciers في مناطق تساقط الثلوج، حيث تكون الظروف باردة بما يكفي للسماح ببقاء الثلوج حتى تتجمد إلى جليد. ويتباين حجمها وفق الظروف المناخية ومستويات تساقط الثلوج، وكثير منها من بقايا العصر الجليدي Ice age الأخير، عندما غطت القمم المتجمدة أكثر من %30 من جميع الأراضي. والإشارة إليها كبقايا Remnants تعطي الانطباع بأن هذه المشاهد الطبيعية المتجمدة آخذة بالانخفاض. إذ تغطي هذه الكتل الجليدية السميكة حاليّاً 15 ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪أسرار الجلد
لبروفيسور بن غارود Ben Garrod هو مذيع تلفزيوني وأستاذ البيولوجيا التطورية والتواصل العلمي في جامعة إيست أنجليا University of East Anglia. ويستكشف تطور الجلد والحراشف في سلسلة وثائقية جديدة لهيئة الإذاعة البريطانية
ما الذي ألهمك لإعداد هذه السلسلة وخاصة استكشاف أسرار الجلد؟ يعجبني نمط هذه السلسلة، لأنها لا تقتصر على مجرد الوقوف في الخلفية والتأمل في عظمة الطبيعة، إنها تتوغل في أعماق العلوم وتستكشف كيف تعمل الأشياء المختلفة. فقد أردنا أن ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪كيف يعمل الشحن اللاسلكي
ندما نفكر في الكهرباء، يتخيل الكثير منا تلقائيّاً الأسلاك، سواء كانت مكدسة خلف التلفاز لتوصيل الكبلات الصحيحة، أم رؤية فنيي الكهرباء يعملون على متاهة من الأسلاك الملونة في صندوق الكهرباء- أم مجرد إخراج شاحن هاتفك عندما ينخفض مستوى البطارية إلى حدٍّ حرج. وفي أيامنا هذه، يتناقص عدد الأسلاك التي نحتاج إليها لأجهزتنا الكهربائية باستمرار، فيمكن للطاقة اللاسلكية حالياً تشغيل الأجهزة الإلكترونية دون الحاجة إلى اتصال مادي. وتستخدم تقنية الطاقة ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪مستقبل تصميم السيارات
قلم: إيلسا هارفي
ما العلاقة بينك وبين سيارتك؟ عندما صُنعت السيارات لأول مرة، كانت تخدم غرضاً واحداً: السفر من النقطة أ إلى ب. وبينما لا يزال هذا هو غرضها الأساسي حتى اليوم، فإن التباين الهائل في التصاميم التي تنتجها شركات السيارات العالمية يوفر مرونة في الأسلوب والوظيفة. وهناك أيضاً أحد جوانب التخصيص في عملية اختيار السيارة. وفي مركز التصميم الأوروبي لشركة فورد يستخدم مصممو السيارات تقنيات جديدة لضمان اتباع أكثر الطرق فعالية. لقد ركزوا ... (قراءة المقال)

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة