大風可能給人們的生產(chǎn)和生活帶來一些危害,同時風能也是可以開發(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,其短時風力達到近十級.在海淀區(qū)某公路旁停放的一輛小轎車被大風吹倒的數(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,大風的風速大小恒為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,大風給它的對時間的平均作用力為多大.
(2)風力發(fā)電是利用風能的一種方式,風力發(fā)電機可以將風能(氣流的動能)轉(zhuǎn)化為電能,其主要部件如圖乙所示.已知某風力發(fā)電機風輪機旋轉(zhuǎn)葉片正面迎風時的有效受風面積為S,運動的空氣與受風面作用后速度變?yōu)榱悖L力發(fā)電機將風能轉(zhuǎn)化為電能的效率和空氣密度均保持不變.當風速為v且風向與風力發(fā)電機受風面垂直時,風力發(fā)電機輸出的電功率為P.求在同樣的風向條件下,風速為
時這臺風力發(fā)電機輸出的電功率.
利用風能發(fā)電時由于風速、風向不穩(wěn)定,會造成風力發(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.