C4. Noiuni generale despre vnt: definirea i elementele vntului, direcia i viteza vntului. Fore generatoare i modificatoare. Efectul forei Coriolis i a forei de gradient. Scara Beaufort a forei vntului. Efectele vntului asupra strii mrii. Legea Buys Ballot Scara Beaufort a forei vntului cu efecte directe asupra mrii

4.1 Noiuni generale despre vnt: definirea i elementele vntului, direcia i viteza vntului. Fore generatoare i modificatoare. Efectul forei Coriolis i a forei de gradient.

Noiuni generale despre vnt: definirea i elementele vntului, direcia i viteza vntului. Fore generatoare i modificatoare. Efectul forei Coriolis i a forei de gradientDac valorile termice i de presiune ar fi repartizate uniform pe suprafaa terestr, deplasarea aerului nu ar mai avea loc. Inegala repartiie a presiunii n sens orizontal se datoreaz aciunii combinate a unor cauze de ordin termic i dinamic i, determin o micare numit vnt. Diferenele de temperatur ale aerului creeaz densiti diferite, ceea ce atrage dup sine diferene de presiune maxime si minime barometric.Aceast repartiie a centrilor de presiune se face i pe orizontal i pe vertical, crendu-se un circuit care are rolul de a omogeniza din punct de vedere baric atmosfera.Deplasarea aerului dintr-o zon cu presiune ridicat spre o zon cu presiune cobort se numete vnt.Atunci cnd aerul se deplaseaz n sisteme unitare, poart denumirea de cureni atmosferici.

Principala cauz a formrii vnturilor este diferena de temperatur i presiune dintre dou zone, mai exact direcia i mrimea gradientului baric orizontal (scderea presiunii pe unitatea de suprafa fiind orientat perpendicular pe izobare de la presiunea mare la presiunea mic).

Valoarea gradientului baric indic viteza vntului pentru c la izobarele dese diferena de presiune pe aceeai unitate de suprafa este foarte mare

Vntul se caracterizeaz prin dou elemente : direcia i viteza.DireciaDirecia vntului reprezint sensul din care bate vntul ntr-un punct sau ntr-o regiune oarecare. Ea se stabilete n raport cu punctul cardinal dinspre care bate. n scopul indicrii direciei vntului, se utilizeaz roza vnturilor cu cele patru puncte cardinale i cu cele patru sau dousprezece direcii intercardinale.Deoarece acest mod de notare nu este foarte precis n transporturile maritime se folosete azimutul vntului, adic unghiul pe care l face vectorul vnt cu direcia nordului geografic. Direcia vntului reprezint astfel unghiul format ntre direcia nordului geografic i vectorul vnt.Acesta se exprim n grade sexagesimale de la 0 la 360, n sensul deplasrii acelor de ceasornic. Astfel, nordul corespunde la 360, estul la 90, sudul la 180 iar vestul la 270. Celelalte direcii au valori intermediare.

Direcia

Direcia

Pentru a aprecia direcia vntului, nu trebuie s inem seama de direcia de deplasare a norilor, deoarece direcia curenilor la nlime difer de cea la suprafaa solului. n general se consider direcia de deplasare a maselor de aer pn la 100 m deasupra solului;Pentru aprecierea acestuia ne putem ghida dup direcia in care flutur un steag sau n care se deplaseaz fumul de la courile fabricilor sau cldirilor nalte;Direcia este modificat de fora de abatere (fora Coriollis) generat de micarea de rotaie a Pmntului care determin abaterea spre dreapta a corpurilor n micare n emisfera nordic i spre stnga n emisfera sudic.

fora CoriollisExpresia matematic:

Viteza

Viteza vntului este viteza de deplasare a masei de aer i reprezint distana parcurs de aerul care se deplaseaz pe orizontal n unitatea de timp. Se poate exprima n m/s, km/h sau n noduri. 1m/s = 3,6 km/h1km/h = 0,278 m/sn navigaie, viteza vntului se exprim i n noduri: 1 nod = 1,852km/h.Viteza este modificat de fora de frecare 135 fa de viteza vntului.Vntul de la altitudine are viteze mai mari datorit lipsei forei de frecare (la 400500 m altitudine dispare fora de frecare).Vntul de la altitudine care este paralel cu izobarele numai n zonele unde izobarele sunt rectilinii se numete vnt geostrofic. Vntul are o vitez uniform fiind cvasistaionar.

Intensitatea vntului se refer la efectele pe care le produce deplasarea aerului, i se apreciaz dupa scara Beaufort Conform tabelului nr 3.1

Efectele vntului asupra strii mrii. Legea Buys Ballot. A fost necesar s se determine efectul presiunii pe care o exercit vntul asupra apei i a obstacolelor, ndeosebi asupra navelor. Din cercetrile i msurtorile efectuate s-a constatat c atunci cnd vntul bate cu 1 m/s, presiunea exercitat asupra navei este de 0.125 kg/m2. La viteza de :4 m/s presiunea este de 2 kg/m2 ;la 10 m/s este de 12.5 kg/m2 ;la 20 m/s de 50 kg/m2 ;la 40 m/s este de 200 kg/m2.Experimental s-a demonstrat ca presiunea vantului pe o suprafa s, se poate scrie:

Presiunea vantului pe o suprafa sUnde : k = coeficient cu valoarea de 0,125- 0,130 kg, presiunea exercitat un de vant cu viteza de 1 m/s pe o suprafat de 1m2;S = suprafaa pe care se exercit presiunea p;v = viteza vntului exprimat n m/s/mi = unghiul incidenei vntului cu suprafaa

Valorile presiunii mentionate anterior pun in eviden uriasa energie pe care vanturile o transfer mrii determinand formarea valurilor, cat i presiunile foarte ridicate pe care le pot exercita asupra operei moarte i suprastructurilor navei, mai ales in condiile unei furtuni ciclonice, cand eroarile de manevra pot produce rasturnarea navei prin pierderea stabilitii tranversalela inclinri dinamice foarte mari.

Legea Buys Ballot Legea vanturilorDirecia vantului ne permite s stabilim i direciile in care se afl centrele de presiune, in raport cu observatorul , conform legii lui Buys BallotAstfel, un observator din emisfera nordic, orientat cu faa in direcia din care sufl vantul, va avea centru de joas presiune spre dreapta sa i puin inapoi , iar centrul de inalt presiune spre stanga sa i puin inainte. n emisfera sudic, un observator orientat cu fata in vant, va avea centrul de joas presiune situat in stanga sa i puin inapoi, iar centrul de nalt presiune spre dreapta sa i puin inainte

Scara Beaufort a forei vntului cu efecte directe asupra mrii

Scara Beaufort a forei vntului cu efecte directe asupra mrii