Zawartość
- Koła łopat napędowych
- Koła łopatkowe z napędem wodnym
- Odbita woda
- Historyczne zastosowania
- Nowoczesne zastosowania
Trzecie prawo Newtona stwierdza, że dla każdego działania występuje równa i przeciwna reakcja. Jeśli wywierasz siłę na obiekt, będzie on wywierał taką samą siłę wielkości i przeciwnie do ciebie. Gdy woda uderza w koło łopatkowe, wprowadzane są dwie siły: woda naciska na ostrze lub wiadro koła, a koło z kolei wypycha wodę. W tym systemie zarówno koło, jak i woda są przemieszczane, powodując obrót koła.
Koła łopat napędowych
Podobnie jak energia, siła kinetyczna jest zachowana we wszystkich systemach. Zastanów się nad kołem łopatkowym, takim jak koło używane do prowadzenia łodzi. Silnik porusza kołem, a ostrza poruszają się w wodzie, popychając je. Gdy ostrze jest napędzane, zmiana siły kinetycznej wody musi być zrównoważona przez dynamiczną zmianę całego naczynia, aby zachować całkowitą siłę kinetyczną.
Koła łopatkowe z napędem wodnym
W innym zastosowaniu koło może być połączone z maszyną i napędzane przez źródło bieżącej wody. Dotyczy to generatorów hydroelektrycznych i młynów napędzanych wodą. W tej sytuacji woda porusza się szybko, ale uderza w łopaty, zatrzymuje się lub kurczy. Jest to zmiana dynamiki i zrównoważona przez obrót koła. Im szybciej woda się porusza, a im większa jest dostępna powierzchnia do jej wypchnięcia, tym szybciej się obraca.
Odbita woda
Istnieje rodzaj koła łopatkowego, które wykorzystuje ostrza, które są precyzyjnie ukształtowane tak, aby odbijały jak najwięcej wody. Woda uderza w część ostrza, która jest zakrzywiona w określony sposób, tak że biegnie w górę iw tył w kierunku, w którym przyszła, ponad powierzchnię. Koła te są znacznie bardziej wydajne, ponieważ zmiana siły kinetycznej jest większa, jeśli woda jest odbijana (poruszając się w przeciwnym kierunku niż początkowo), a nie opóźniona.
Historyczne zastosowania
Koła wodne były używane w starożytności do mielenia ziaren i były pierwszymi przykładami maszyn wykorzystujących naturalną energię mechaniczną. Ludzie używali kół wodnych w całej historii do zasilania prostych maszyn, takich jak młyny i prasy. W szczególności koła łopatkowe były przydatne w nawadnianiu niskiego poziomu w celu podniesienia poziomu wody w polach.
Nowoczesne zastosowania
Chociaż łodzie parowe i koła hydrauliczne zostały zastąpione przez turbiny, koła łopatkowe są nadal w użyciu. Niektóre wykopy wykorzystują te napędzane silnikiem koła do podnoszenia gruzu. Są one szczególnie przydatne do podnoszenia gleby i piasku. Są one również wykorzystywane w niektórych małych generatorach hydroelektrycznych do wytwarzania zielonej energii, chociaż większe operacje wykorzystują turbiny.
