Dein Forscherauftrag im Juni
Egal ob ein laues Lüftchen weht oder Dich gerade der Sturm umpustet: Mit diesem Bausatz kannst Du selbst die Windstärke messen.
Um was geht´s?
Wind ist Sonnenenergie. Durch die unterschiedlich schnelle Erwärmung von Land und Ozeanen entstehen Tief- und Hochdruckgebiete, die durch Luftbewegungen ausgeglichen werden. Bereits unsere Vorfahren wussten diese unerschöpfliche Kraft des daraus entstehenden Windes zu nutzen. Heute wird so umweltfreundlich und klimaneutral Strom erzeugt: Mit einer modernen Windkraftanlage können mehrere tausend Haushalte versorgt werden. Um den Standort mit dem besten Ertrag zu finden, muss der Wind über einen längeren Zeitraum gemessen werden.
Was zu tun ist
Um die Windstärke und die Windgeschwindigkeit zu messen, bedarf es eines geeigneten Messgerätes, eines sogenannten Anemometers. Vielleicht kennst Du schon ein sogenanntes Schalenanemometer, wie es bei Wetterstationen häufig zu sehen ist. Wir wollen hier ein Anemometer mit Dingen bauen, die Du bestimmt alle zu Hause hast und mit dem Du die Windstärke messen kannst. Dafür bedarf es eines Tischtennisballs samt zugehöriger Werte, der im Wind bewegt wird:
- Masse des Tischtennisballs m = 0,0027kg
- Durchmesser des Tischtennisballs d = 0,04 m
- Luftwiderstandsbeiwert des Tischtennisballs cW = 0,45
- Gewicht der Luft p = 1,188 kg/m³
- Erdbeschleunigung g = 9,81 m/s²
Nun noch eine Formel für die Skala:
- tan alpha = FW/FG
- FW – Luftwiderstand: FW = cW x A x ½ pv² mit A – Windangriffsfläche und v – Geschwindigkeit der Luftteilchen
- FG – Gewichtskraft: FG = m x g
Schritt-für-Schritt-Anleitung
- Konstruiere Dir eine Anemometer-Skala selbst oder drucke Dir eine entsprechende aus dem Internet auf ein A4-Blatt aus.
- Schneide die Skala am Rand mit einer Schere aus.
- Falte die Skala in der Mitte, so dass ein passgenauer Viertelkreis entsteht und klebe die Flächen aneinander. Zur Stabilisierung kannst Du auch eine dünne Pappe dazwischen kleben. Um die Skala wetterfest zu bekommen, kann man diese mit einer Folie laminieren.
- Klebe die Längsseite mit Klebeband an einen dicken Strohhalm.
- Stich mit einer Nadel oben ein Loch in die Skala an der vorgesehenen Stelle.
- Fädele die Angel- oder Drachenschnur in das Nadelöhr und verknote das Ende.
- Stich mit der Nadel vorsichtig einmal komplett durch den Tischtennisball. (Tipp: Das geht einfacher, wenn du die Nadel kurz an einer Kerze erhitzt!)
- Befestige die Schnur im vorgesehenen Loch an der Skala und verknote den Faden, so dass er nicht durchrutscht.
- Um an der Skala die Werte besser ablesen zu können, kann man noch jeweils einen dünnen Strohhalm mit auffädeln.
- Fertig – nun noch das Anemometer und dem festklebten dicken Strohhalm über einen etwas dünneren Holz- oder Metallstab schieben und das ganze draußen anbringen!
Materialbedarf
- Schere
- Klebeband
- Nadel
- stabile leichte Schnur (Angel- oder Drachenschnur)
- zwei dünne und ein dicker Strohhalm
- Holzstab
- ein Tischtennisball
- Anemometer-Skala selbst erstellen mit der Formel und einem Zeichendreieck oder auch im Netz z.B. unter windmesser.png (775×337) (diy4you.de)
Arbeitszeit
etwa 30 Minuten
Bitte darauf achten:
Passe beim Durchstechen des Tischtennisballs darauf auf, dass Du Dich nicht verletzt. Die Nadel durchdringt den Tischtennisball ganz leicht, wenn Du diese vorher an einer Kerze erhitzt!
Schnell-Check:
Anspruch: X X O O O
Arbeitszeit: X X O O O
Spaß: X X X O O
Geduld: X X O O O