vento - Iag Usp

Disciplina: 1400200 - Física da
Terra e do Universo para
Licenciatura em Geociências
Tópico 5 - Vento
2010
VENTO
• O vento consiste na circulação, no movimento da
atmosfera.
• Em meteorologia, costuma-se dividir o vento em suas
duas componentes:
– Horizontal
– Vertical
• A intensidade da componente horizontal do vento
geralmente é muito maior que a vertical.
• A componente horizontal é representada por:
– Intensidade (ou velocidade do vento) e
– Direção/Sentido
• A componente vertical normalmente está associada à
estabilidade da atmosfera (ar quente sobe, ar frio
desce)
VENTO
• Atividade:
– Desenhar a rosa dos ventos com 16 direções
(colocar as siglas dos pontos cardeais,
colaterais e subcolaterais).
Direção do vento
O sentido do vento é indicado pela direção de onde o vento é proveniente, ou
seja, de onde ele vem. O sentido é expresso tanto em termos da direção de
onde ele provém como em termos do azimute, isto é, do ângulo que o vetor
da direção forma com o Norte geográfico local. Assim, um vento de SE terá
um ângulo de 135º.
0o
337,5o
Pontos:
22,5o
315o
45o
292,5o
-cardeais,
colaterais e
sub-colaterais
67,5o
270o
90o
247,5o
112,5o
135o
225o
157,5o
202,5o
180o
QUADRANTES E
OCTANTES
Intensidade
• Atividade:
– Conversão de unidades
Preencher a tabela abaixo:
nós
0,5399
1
1,9438
2
3
4
5
10
15
20
25
30
40
50
70
100
150
200
275
m.s
-1
0,514
1
-1
km.h
1
1,852
3,6
mph
1,1507
2,2369
Velocidade do vento
nós
0,5399
1
1,9438
2
3
4
5
10
15
20
25
30
40
50
70
100
150
200
275
m.s
-1
0,3
0,514
1,0
1,0
1,5
2,1
2,6
5,1
7,7
10,3
12,9
15,4
20,6
25,7
36,0
51,4
77,1
102,8
141,4
km.h
-1
1
1,852
3,6
3,7
5,6
7,4
9,3
18,5
27,8
37,0
46,3
55,6
74,1
92,6
129,6
185,2
277,8
370,4
509,3
mph
0,6
1,151
2,2
2,3
3,5
4,6
5,8
11,5
17,3
23,0
28,8
34,5
46,0
57,5
80,5
115,1
172,6
230,1
316,4
INTENSIDADE
Escala de Vento de Beaufort
Essa escala ajuda a interpretar os dados de velocidade máxima do vento (rajadas) medidos nas
estações meteorológicas convencionais (a 10 m de altura)
Grau
Descrição
Velocidade
(km/h)
0
Calmaria
0–2
1
Vento Calmo
2–6
2
Brisa Amena
7 – 11
3
Brisa Leve
12 – 19
4
Brisa Moderada
20 – 29
5
Brisa Forte
30 – 39
6
Vento Forte
40 – 50
7
Vento Muito Forte
51 – 61
8
Vento Fortíssimo
62 – 74
9
Temporal
75 – 87
10
Temporal Forte
88 – 101
11
Temporal Muito Forte
102- 117
12
Tornado, Furacão
> 118
Grau
Designação
nós
km/h
m/s
Aspecto do mar
0
Calmaria
<1
<2
<1
Espelhado
1
Bafagem
1a3
2a6
1a2
Pequenas rugas na superfície do mar
2
Aragem
4a6
7 a 11
2a3
Ligeira ondulação sem rebentação
3
Fraco
7 a 10
13 a 19
4a5
Ondulação até 60 cm, com alguns carneiros
4
Moderado
11 a 16
20 a 30
6a8
Ondulação até 1.5 m, carneiros frequentes
5
Fresco
17 a 21
31 a 39
9 a 11
Ondulação até 2.5 m, muitos carneiros
6
Muito Fresco
22 a 27
41 a 50
11 a 14
Ondas grandes até 3.5 m; borrifos
7
Forte
28 a 33
52 a 61
14 a 17
Mar revolto até 4.5 m com espuma e borrifos
8
Muito Forte
34 a 40
63 a 74
17 a 21
Mar revolto até 7.5 m com rebentação e faixa
9
Duro
41 a 47
76 a 87
21 a 24
Mar revolto até 9 m; borrifos afectam visibilid
10
Muito Duro
48 a 55
89 a 102
25 a 28
Mar revolto até 12 m; superfície do mar bran
11
Tempestade
56 a 63
104 a 117 29 a 32
Mar revolto até 14 m; pequenos navios sobe
12
Furacão
>64
>119
Mar todo de espuma; visibilidade nula
>33
Grau Designação
nós
km/h
m/s
Efeitos em terra
0
Calmaria
<1
<2
<1
Fumaça sobe na vertical
1
Bafagem
1a3
2a6
1a2
Fumaça indica direcção do vento
2
Aragem
4a6
7 a 11
2a3
As folhas das árvores movem; os moinhos come
3
Fraco
7 a 10
13 a 19
4a5
As folhas agitam-se e as bandeiras desfraldam a
4
Moderado
11 a 16 20 a 30
6a8
Poeira e pequenos papéis levantados; movem-s
5
Fresco
17 a 21 31 a 39
9 a 11
Movimentação de árvores pequenas; superfície
6
Muito Fresco 22 a 27 41 a 50
11 a 14 Movem-se os ramos das árvores; dificuldade em
7
Forte
28 a 33 52 a 61
14 a 17 Movem-se as árvores grandes; dificuldade em a
8
Muito Forte
34 a 40 63 a 74
17 a 21 Quebram-se galhos de árvores; circulação de pe
9
Duro
41 a 47 76 a 87
21 a 24 Danos em árvores; impossível andar contra o ve
10
Muito Duro
48 a 55 89 a 102
25 a 28 Árvores arrancadas; danos na estrutura de cons
11
Tempestade
56 a 63 104 a 117 29 a 32 Estragos abundantes em telhados e árvores
12
Furacão
>64
>119
>33
Grandes estragos
Definição de vetor
Vetor
É uma grandeza que possui
• uma direção,
•um sentido e
do
i
t
n
•um módulo.
Se
lo
d
Mó
Di
ão
ç
re
u
Representação de um vetor
→
V=V
Módulo de um vetor
→
V = |V| = |V|
Vetor
Representação
→
V=V
z
(x,y,z)
Componentes de V
z
V=(x,y,z)
V
O
x
x
y
y
Diagonal de um paralelepípedo
D
c
a
d
b
d2 = a2 + b2
D2 = d2 + c2
D2 = a2 + b2 + c2
Elementos que definem um
Vetor
Sentido de
V
z
V=(x,y,z)
z
de
o
eçã
r
i
D
Módulo de V
(tamanho)
|V| = V ≡ √{x2+y2+z2}
V
O
x
x
V
y
Pr
v n oj eç
o p ão
l an de
ox
y
y
Vetor V:
• Sentido
• Direção
• Módulo
Versor
z
Versor é um vetor
de módulo
unitário:
|u| = u = 1
u
O
x
y
Versores das direções dos
eixos cartesianos
z
i : Versor da direção x
j : Versor da direção y
k : Versor da direção z
k
i
x
O
j
y
|i|≡ 1
|j|≡ 1
|k|≡ 1
Representação de um Vetor
relacionado com um Versor
z
V
V=(x,y,z)
z
V = (xi , yj , zk )
V = xi + yj + zk
V = xi + yj + zk
V
k
u
i
x
x
O
j
y
y
Enunciado:
Num sistema cartesiano, desenhe os vetores seguintes:
a = 2i
b = -3j
c = 3i + 2j
d = -2i + 3j + 2k
α δ
z
d
b
a
x
y
O
c
Observações da estação
automática do INMET – Mirante de
Santana
•
•
•
No internet Explorer
http://www.inmet.gov.br/sonabra/maps/automa
Dados para os dias 28 de fevereiro a 01
de março de 2010.
Vetor vento
• Decomposição
em suas
componentes:
– Zonal
– Meridional
http://mst.nerc.ac.uk/wind_vect_convs.html
http://futebol.incubadora.fapesp.br/portal/conceitos/trigono
http://feferraz.net/imgs/ciclo-trigonom_trico-site.gif
VENTO
• Atividade:
– Decompor o vento em suas componentes
zonal e meridional
HL
Vel (m/s) Direção
1
1
0
2
2
90
Atividade:
Quais as
componentes zonais
e meridionais dos
ventos às 01 e 02HL?
Vetor vento
• Direção
• Velocidade
• Vento médio: soma de vetores
Soma de vetores
a) Módulo do vetor resultante:
É dado pelo comprimento da
diagonal indicada na figura.
Portanto,
v2 = v12 + v22 + 2v1v2cos γ ,
onde
é o ângulo entre os dois
vetores.
b) Direção:
Aquela da reta que contém a
diagonal.
c) Sentido:
A partir do vértice formado pelos
dois vetores.
Vetor vento
• Decomposição
em suas
componentes:
– Zonal
– Meridional
http://mst.nerc.ac.uk/wind_vect_convs.html
Soma vetorial
u
S
α
v
s=u+v
s2 = u2 + v2 + 2.u.v.cos α
u = uxi + uyj + uzk
V = vxi + vyj + vzk
s = (ux + vx) i + (uy + vy) j + (uz + vz) k
Vento médio
• Calcule o vento médio entre 1 e 2 HL.
O que faz o ar entrar em
movimento?
Isacc Newton (1642-1727)
• 1ª. lei: Lei da inércia
– objeto em repouso continua em repouso, objeto em
movimento continua em movimento
• 2ª. lei: (força)
– Força causa aceleração (mudança na velocidade
e/ou direção com o tempo)
• Principais forças no sistema atmosférico:
– Força do gradiente de pressão
– Força de Coriolis
– Fricção
Analogia com a água
• Pressão exercida pela água ~ peso da
água acima.
• P na base de A > P na base de B.
• Movimento de A para B
• Quanto maior a diferença de P, maior a
força
Gradiente Horizontal de
Pressão
• A mudança da pressão ao longo de uma
certa distância é denominada de
GRADIENTE DE PRESSÃO
• Dado um campo horizontal de pressão
(campo escalar), o vetor gradiente
horizontal de pressão é dado por:
∀∇ hp = (∂p/∂x, ∂p/∂y)
Aviso
• Próxima aula: 17 de junho
• (não haverá aula dia 15 de junho)