Bastelanleitung für ein Windmeßgerät (Anemometer)

Die erste Bastelanleitung zu unserer Wetterstation widmet sich einem Meßgerät zur Ermittlung der Wind-Geschwindigkeit und behandelt damit einen der wichtigsten Bereiche der Wetterbeobachtung.

Inhaltsübersicht

• Hintergründe und Berechnungen (Seite 1)
• Bauplan und Vordrucke (Seite 2)
• Material- und Werkzeugliste (Seite 3)

Hintergründe und Berechnungen

Es existieren bereits unzählige verschiedene mechanische Ansätze und Lösungen für die Konstruktion eines zuverlässigen und genauen Meßgerätes zur Bestimmung der Wind-geschwindigkeit. Vorrangig wird heute ein Schaufel-Flügelrad verwendet, welches über eine vertikale Achse einen Dynamo antreibt. In jüngerer Zeit sind natürlich noch einige elektronische Lösungen in Form von Strömungssensoren hinzu gekommen.

Doch wir brauchen ja eine Konstruktion, die mit einfachen Mitteln und wenig Material auskommt und dennoch haltbar, solide und vor allem möglichst exakt ist. Genau diese Vorgabe soll übrigens für alle Anleitungen der Wetter-Station gelten.

Auch wenn eine Flügelrad-Konstruktion für eine Bastel-Anleitung viel zu aufwendig ist, so können wir uns doch eines der sich dahinter verbergenden Grundprinzipien zunutze machen. Es handelt sich dabei um das Verhalten des geometrischen Körpers der "Kugel" in der Luft-Strömung. Jeder hat bestimmt schon einmal ein Flügelrad eines Windmeßgerätes (Anemometers), mit seinen halbkugel-förmigen "Schaufeln" an jedem Ende gesehen.

Wir brauchen also zunächst eine "genormte" Kugel. Eine Kugel die sich jeder in exakt gleicher Größe, Gewicht und Oberflächenbeschaffenheit besorgen kann, wie z.B. ein Tischtennis-Ball. Dieser ist mit einem Durchmesser von exakt 40 mm und einem Gewicht von 2,7 Gramm ideal. Jetzt fehlt nur noch ein wenig Physik, ein paar Formeln, ein Zirkel und ein Lineal und schon haben wir eine passende Meßskala. Wer die Formeln nicht nachvollziehen kann oder will, soll sich bitte nicht davon abhalten lassen, sich dennoch einen Windmesser zu bauen, denn gerechnet und gezeichnet haben wir ja schon.

Wird eine Kugel frei beweglichen aufgehängt, so wird sie vom Luftstrom bewegt. Je stärker der vorbei strömende Wind ist, desto weiter wird sie bewegt. Der Wert der Ablenkung der Kugel, abhängig von der Windgeschwindigkeit läßt sich exakt berechnen.

Wir kennen:

? den Durchmesser der Kugel: d (Kugel) = 0,040 m
? den Luftwiederstandsbeiwert: c_W(Kugel) = 0,45
? die Masse der Kugel: m(Kugel) = 0,0027 Kg
? das Gewicht von Luft: ρ(Luft 20° C) = 1,188 Kg/m?
? die Erdbeschleunigung: g = 9,81 m/s?

Der Winkel, in dem die Kugel vom Luftstrom abgelenkt wird, berechnet sich mit der Formel:
tanα = F_W / F_G
F_W = c_W ? A ? ? ρ v?
F_G = m ? g

Daraus ergibt sich die abgebildete Skala.

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Abkürzungen und Begriffe aus diesem Beitrag im DIY- und Heimwerker-Lexikon

♦ Lineal ♦

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