Up 「風速」の定め方 作成: 2023-09-14
更新: 2023-09-14

    「風速」は，「移動する空気塊のその速度」とされている。
    この速度はどうやって求めているのか？

    つぎのように，求めている。
    1. 空気塊の全圧 \( P \) と 静圧 \( P_s \) を計る
    2. 空気塊の温度 \( T \) と高度 \( z \) を測る
    3. 静圧 \( P_s \)，温度 \( T \)，高度 \( z \) から，密度 \( \rho \) を計算する
    4. 全圧 \( P \) と密度 \( \rho \) から，速度 \( v \) を計算する


    全圧・静圧を測定する計器は，ピトー管である。
    圧力は，物理量としては仕事量，言い換えるとエネルギー，になる。
    ピトー管で計る全圧・静圧は，空気塊の単位体積あたりのエネルギーである。

    空気塊の単位体積あたり重さは，\( \rho \)。
    静止している空気塊の圧力 \( p \) は，空気分子の分子量を \( a \) とすると，
      \[ p - \frac{ R }{ a }\ \rho\ T \]
    ここで \( R \) は，モル気体定数。

    静圧 \( P_s \) は，\( p \) と＜空気塊単位体積の位置エネルギー＞の和である。
    即ち，重力加速度を \( g \) として
      \[ P_s = p + \rho\ g\ z \]
    \( P_s \) と \( p \) が既知なので，この式から \( \rho \) が求まる。

    ここで，ベルヌーイの定理「全圧と静圧の差──動圧──は，空気塊単位体積の運動エネルギー」の出番となる。 即ち，
      \[ P - P_s = \frac{ 1 }{ 2 }\ \rho\ v^2 \]
    \( P,\ P_s,\ \rho \) が既知なので，この式から \( v \) が求まる。


    風速のこの導き方は，結局，ベルヌーイの定理で風速を定義しているということである。
    「風速は，ベルヌーイの定理がこれを定義する」──これが, 「風速」の存在論である。