この記事では、風圧の計算式と、風速から風圧・風圧力を求める方法をわかりやすく解説します。
実際に数値を入力して計算したい場合は、風圧計算ツールで風速から自動計算するページをご利用ください。
風圧とは？
風圧とは、風が面に当たることで生じる圧力のことです。単位はPa（パスカル）で、1Paは1㎡あたり1Nの力がかかる圧力を表します。
風圧そのものは面積あたりの圧力ですが、看板や板などに実際にどれくらいの力がかかるかを知りたい場合は、受圧面積をかけて風圧力として求めます。
風圧の計算式
風圧は、空気密度と風速を使って次の式で計算します。
q = 1/2 × ρ × v²
- q：風圧（Pa）
- ρ：空気密度（kg/m³）
- v：風速（m/s）
通常の目安計算では、空気密度を1.225kg/m³として計算することが多いです。
風圧力の計算式
風圧から、面全体にかかる力を求める場合は、次の式を使います。
F = q × A × C
- F：面にかかる力（N）
- q：風圧（Pa）
- A：受圧面積（㎡）
- C：風力係数、または簡易係数
受圧面積をかける前はPa、受圧面積をかけた後はNです。ここを混同しないようにしましょう。
計算例
風速10m/s、空気密度1.225kg/m³の場合、風圧は次のように計算できます。
q = 1/2 × 1.225 × 10² q = 61.25Pa
受圧面積が2㎡、風力係数が1.0の場合、風圧力は次のようになります。
F = 61.25 × 2 × 1.0 F = 122.5N
kgfに換算する場合は、Nを9.80665で割ります。
122.5 ÷ 9.80665 = 約12.49kgf
風速が大きくなると風圧はどう変わる？
風圧は風速の2乗に比例します。たとえば風速が10m/sから20m/sになると、風速は2倍ですが、風圧は4倍になります。
10m/s → 約61.25Pa 20m/s → 約245Pa
この関係について詳しく知りたい場合は、風速と風圧の関係も参考にしてください。
風圧を簡単に計算したい場合
手計算が面倒な場合は、風圧計算ツールで風速から自動計算すると便利です。風速、空気密度、受圧面積を入力するだけで、Pa、N、kgfの目安を確認できます。
よくある間違い
PaとNを同じものとして扱う
Paは圧力、Nは力です。風圧に面積をかけると、単位はNになります。
km/hのまま計算式に入れる
風圧の計算式では、風速はm/sで使います。km/hを使う場合は、3.6で割ってm/sへ変換します。
受圧面積の単位を間違える
受圧面積は㎡で入力します。cmやmmで測った場合は、先にmへ直してから面積を求めましょう。
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まとめ
風圧は、q = 1/2 × ρ × v²で計算できます。受圧面全体にかかる力を求める場合は、風圧に受圧面積と係数をかけます。
手計算で確認しつつ、実際の数値をすばやく求めたい場合は、風圧計算ツールを活用してください。
