大風(fēng)可能給人們的生產(chǎn)和生活帶來一些危害,同時風(fēng)能也是可以開發(fā)利用的清潔能源.
(1)據(jù)北京市氣象臺監(jiān)測顯示,2012年3月23日北京刮起了今年以來最大的風(fēng),其短時風(fēng)力達(dá)到近十級.在海淀區(qū)某公路旁停放的一輛小轎車被大風(fēng)吹倒的數(shù)字信息亭砸中,如圖甲所示.已知該信息亭形狀為長方體,其高度為h,底面是邊長為l的正方形,信息亭所受的重力為G,重心位于其幾何中心.
①求大風(fēng)吹倒信息亭的過程中,至少需要對信息亭做多少功;
②若已知空氣密度為ρ,大風(fēng)的風(fēng)速大小恒為v,方向垂直于正常直立的信息亭的豎直表面,大風(fēng)中運動的空氣與信息亭表面作用后速度變?yōu)榱悖笮畔⑼ふV绷r,大風(fēng)給它的對時間的平均作用力為多大.
(2)風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能的一種方式,風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以將風(fēng)能(氣流的動能)轉(zhuǎn)化為電能,其主要部件如圖乙所示.已知某風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片正面迎風(fēng)時的有效受風(fēng)面積為S,運動的空氣與受風(fēng)面作用后速度變?yōu)榱,風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率和空氣密度均保持不變.當(dāng)風(fēng)速為v且風(fēng)向與風(fēng)力發(fā)電機(jī)受風(fēng)面垂直時,風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電功率為P.求在同樣的風(fēng)向條件下,風(fēng)速為
時這臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的電功率.
利用風(fēng)能發(fā)電時由于風(fēng)速、風(fēng)向不穩(wěn)定,會造成風(fēng)力發(fā)電輸出的電壓和功率不穩(wěn)定.請你提出一條合理性建議,解決這一問題.