沿水平方向吹来的风垂直吹向一直径为d的风车上,如果风的动能全部转化为

问题描述:

沿水平方向吹来的风垂直吹向一直径为d的风车上,如果风的动能全部转化为

选取一个横截面积为s,长度为vVt的风柱作为研究对Vm=ρsvVt=ρπ(d2)2vVt据动能定理得风车做的功为w=12Vmv2由p=wt得风车做功的功率为P=wVt=18ρπd2v2

原来风的动能是:我们取Δt时间,则风在Δt内传到风车的动能是:
Ek=1/2*Δm*v,
Δm=ΔV*p
ΔV = Δt*S=Δt * π*(d/2)^2
这样就有了Ek=f(Δt),
风的动能有50%转化为风车的动能, 这句话的意思是 如果风原来的动能为Ek,那么水车就是0.5Ek.
于是水车得到动能 Ek2=0.5*Ek
对水做功 Ek3=0.8*0.5*Ek
Ek=ΔM g h
解方程,得到ΔM/Δt=(p*π*d^2*v^3)/(20gh)

设经过的时间为t
所以这段时间内,流过空气的质量为m=ρvtπ(d/2)^2
所以动能的转化量为E=mv^2/2=ρvtπ(d/2)^2 v^2/2
所以做功的功率为P=ρvπ(d/2)^2 v^2/2=ρπd^2 v^3/8