|
|
 |
1. Szél a városban
A városban, a gyorsan melegedő levegőnek köszönhetően, különösen nyáron, alacsony nyomású terület keletkezik. A nem városi területek sokkal lassabban melegszenek, így a városon kívül a magas nyomás megmarad.
Ezért légnyomásbeli különbség alakul ki. A talaj felett a levegő a vidéki területek felől a város felé kezd áramolni. Ezáltal a szél követi a fő utakat (folyosókat), és a sebessége akár 50%-kal is lecsökkenhet. A városon belül a szélsebesség ismét emelkedhet az utcasarkokon, tereken és házak sarkainál maximum 20%-kal. Ezeken a helyeken a szél helyi örvényeket alakít ki. A városközpontban a levegő hőmérséklete nagyon megemelkedik, így a meleg levegő a házfalak mellett emelkedik fel, eléri a magasabb légrétegeket és a külváros felé áramlik, amit a városi cirkuláció felső ágának nevezünk. A városon kívüli részeken ez lehűl, nehezebbé válik, lesüllyed, és visszatér a városba mint városi szél.
Összehasonlíthatod a vidéki / városi szelet a trópusi területek vagy a partvidéki területek áramlásaival. Kérdezd meg a részletekről a földrajztanárodat.
|
2. Kísérlet
A kísérlet segítségével megtudhatod, hogyan képez a szél örvényeket.
2.1 Biztonsági figyelmeztetés
- A kísérleteket csak fizika vagy kémia laborban hajtsd végre, vagy kinn a homokozóban!
- Győződj meg, arról, hogy egy felnőtt is jelen van a kísérletek alatt!
- Szigorúan kövesd az utasításokat! Különben a tűz vagy az elektromosság veszélyeztetheti életedet!
- Legyen homok, pokróc és tűzoltó készülék a közelben!
- Soha nem oltsd el a tüzet vízzel, hanem homokkal, pokróccal vagy tűzoltó készülékkel!
- Ha nem tudod eloltani a tüzet, hagyd el a házat, és hívd a tűzoltókat!
Mi szükséges a kísérlethez:
|
 |
|
|
Kísérlet eszközei (képet készítette: Gert Bauer)
|
Eszközök:
1. Lap, amin a kísérlet lezajlik.
2. Gyapjú, olló és ragasztó, hogy rögzítsük a homokot a házsoroknál.
3. A házak nagy vagy kis téglák (vagy vízzel töltött üdítős dobozok).
4. Alumínium tál az üzemanyagnak.
5. Öngyújtó és fenyőtoboz, mint éghető anyag, hogy füstöt okozzon.
6. Hajszárító és kartonpapír a szélcsatornához (ragasztószalaggal rögzítve).
7. Permetező üveg, a fenyőtobozok nedvesítéséhez (füstkészítés).
8. Iskolatábla vagy fekete kartonpapír, ami háttérként szolgál.
2.2 A kísérlet beállítása
|
 |
|
|
Kísérlet felállítása (fotót készítette: Gert Bauer)
|
|
Ez az egyszerűsített modell (mint Frankfurt/Main) házsort, homokos talajt és háttérként egy táblát tartalmaz.
Azért választottunk homokos talajt, mert az nem gyúlékony. Hasonlóan a téglához.
2.3 A kísérletek végrehajtása:
1. A kísérleteket egy műanyag lapon vagy egy deszkán építheted fel.
2. A szelet homokkal fogjuk mérni, ezt az épületek külsején rögzítsük. A szél irányától függően vagy a jobb vagy a baloldalon kell rögzítni. Kicsi hungarocell labdácskák vagy hamurészecskék jelezhetik a légáramlást. Ez teszi láthatóvá a légáramlatokat.
3. A téglák helyett használhatsz vízzel teli üdítős dobozokat.
4. Az utcákat leboríthatod hőálló alumínium fóliával.
5. Füstöt készíthetünk az öngyújtó és a fenyőtoboz segítségével. (A füstkészítés lehetséges egyéb módjait a következő munkalapon találhatod.)
6. Légáramlás keletkezik, amikor a papírcsövet a hajszárító végére erősíted. A legtöbb hajszárító légáramlási sebességét lehet szabályozni, így a szél erősségét a kívánt módon lehet szabályozni. Más lehetőségként ventillátorokat használhatsz, azonban a légáramlat túlságosan diffúz lesz, ha ezt a módszert választjuk.
7. A permetező üveg segít a fenyőtobozok megnedvesítésében.
|
Kísérlet 1
Először megnézzük, hogy a szél hogyan áramlik egy többemeletes ház körül.
A szél vagy felemelkedik a homlokzati falon, vagy megkerüli az épületet. Ennek következtében a szélsebesség akár 20 %-kal is növekszik.
Először fújd a füstöt a sorban az utolsó, magas, széles épület felé. A szélgép nyílása közvetlenül az épület gerince felé mutasson, 30-50 cm távolságból, így az áramlás felül jut át az épületen. Ahogy írtuk, az épület és a hajszárító közötti távolságot úgy változtathatod, hogy megtaláld az ideális távolságot. A légáram és a ház által bezárt szöget 45°-ig változtasd. Ezután a légáramlást és a füstöt fókuszáld az épület hosszanti oldala felé, és az eljárás kezdődhet elölről.
|
|
 |
|
|
Idealizált áramlás az épület szomszédságában
(szerző: Mateusz Kaminski)
|
|
|
|
|
Kattints a "mozi" ikonra, hogy egy rövidfilmet láss az épület körüli áramlásról. (készítette: G. Bauer és B. Wohlhöfer)
|
|
Figyelem:
Ha nem látsz semmit, először installáld a Microsoft Media Player (TM) vagy a RealPlayer (TM) programokat.
Ha lassú modem kapcsolatod van, jobb, ha először lemented a file-t, és csak utána játszod le. Ha gyors kapcsolatod van, akkor máris lejátszhatod.
|
 |
|
|
Légáramlás az épület mentén (fotót készítette: Gert Bauer)
|
|
|
|
Kattints a mozi feliratra, hogy megnézd a kísérletet! (készítette: G. Bauer és B. Wohlhöfer) |
 |
|
|
Idealizált áramlás az épületek szomszédságában
(szerző: Mateusz Kaminski)
|
|
|
Kísérlet 2
Megnézzük, hogyan fúj a szél a házsor mentén, és hogyan örvénylik a szélvédett oldalon.
Ezért a szélnek párhuzamosan kell fújnia a házsorral. Ebben az esetben a füst forrását az ebben a sorban lévő első épület hosszú oldalával szembe kell elhelyezni. A szélgép nyílását közvetlenül irányítsd az épület gerince felé, 30-50 cm távolságból, így az áramlás felül jut át az épületen. Most a szél a házak fölött fúj, és a lee oldalon örvények vannak, vagy az épületek oldala mentén fúj a szél.
|
 |
|
|
Egyszerűsített légáramlás egy házsor mentén (fotót készítette: Gert Bauer
|
|
|
|
Kattints a mozi feliratra, hogy lásd a kísérletet! (készítette G. Bauer és B. Wohlhöfer) |
|
Kísérlet 3
Ehhez a kísérlethez fontos, hogy a hátul lévő házak háromszor magasabbak legyenek, mint az előtte lévők, és legyen egy tér a beállított kísérlet középső részén. Ez a kísérlet azt mutatja meg, hogy hogyan fúj a szél a városokban a házak és utcák sarkainál, valamint a tereken, és hogy a szélsebesség akár 20%-kal is megemelkedik. A szél a baloldalról fúj a városi kanyon felé. A kísérletünkben arra a következtetésre jutunk, hogy amikor a szél és a füst 45°-os szögben érkezett az utcába, az örvények ekkor voltak a legerősebbek.
|
 |
|
|
Légáramlás a házak között (a fotót készítette: Gert Bauer)
|
|
|
|
Kattints a mozi feliratra, és nézd meg a kísérletről készült filmet! (készítette: G. Bauer és B. Wohlhöfer) |
|
Amikor befejezted a kísérleteket, nézd meg a filmeket, amelyek bemutatják a kísérleteket.
Beszéljétek meg a kísérleteket a fizika és kémia tanárokkal!
|
3. A szél fontossága a városokban
3.1 Szélcsatorna tesztek
Mielőtt felépítenek egy új városrészt, szélcsatornákkal leellenőrzik, hogyan fog a légáramlás viselkedni, és vannak-e erős szelek az egyes sarkokon, melyeket kellene elkerülni. A kép a szélcsatorna modelljét mutatja Berlinben az újonnan épített Potsdami térről Berlinben.
|
 |
|
|
Fotó: E. Uherek az éghajlati kiállításon a Német Múzeumban / München
|
|
A legfontosabb paraméterek, amik befolyásolják a szél hatását egy városban, a szélprofil és a talaj érdessége. A szélcsatornán belül ezeket a paramétereket kell szimulálni. A szimuláció segítségével egy egész városi területet vagy egy különálló épületet is lehet részletesen vizsgálni.
A szélcsatorna eredményét ilyennek láthatod: |
 |
|
|
Egy új terület beépítési terve, a jelentősen megnövekedő szélsebességű részeket pirossal, sárgával és lilával mutatja, szerző: Mr. Müller, Stuttgart
forrás: www.stadtklima.de/stuttgart/websk21/Heft13/kap3.HTM
|
|
További linkek:
www.ruscheweyh.de/bauwesen.php
www.gfa.de/de/Windlasten/windlast.html
3.2. Szélnyomás egy épületen
A szélnyomás az épületen időben és térben változik. A zárt épületek külső falán hat közvetlenül, közvetetten pedig a belső falak nyílásain keresztül, az érvényesülő szélsebesség és széliránytól függően. A következő, áramlástani vállalattól származó animáció a szélnyomás megváltozását mutatja: |
 |
|
|
Szélnyomás egy épületen, szerző: Gesellschaft für Aerophysik mbH, München, animáció forrása: www.gfa.de/de/Windlasten/windlast.html
|
Követelmények egy modell felé:
Az eredetihez való geometriai hasonlóság azt jelenti, hogy óvatosan kell kezelni a skálát. Egy 1:100 méretarányú modellben a szélsebességnek 100-szor magasabbnak kell lennie, mint a valóságban. A kísérletnek világszerte reprodukálhatónak kell lennie. Azonban az azonos feltételeket csak zárt szobákban lehet biztosítani.
További linkek a világ felhőkarcolóihoz (angol vagy német):
www.skyscrapers.com/re/en/
www.skyscrapers.com/re/ge/
|
Az oldalról:
- szerző: G. Bauer, B. Wohlhöfer- Nürnbergi Egyetem - Németország
- tudományos lektor:
- pedagógiai lektor: Prof. Dr. Schrettenbrunner, J. Heres
- utolsó módosítás: 09.09.03
|
|
|
|
