Съдържание
- Колела на лопатки за задвижване
- Водоустойчиви лопатни колела
- Отразена вода
- Исторически употреби
- Съвременни приложения
Третият закон на Нютон посочва, че за всяко действие има еднаква и противоположна реакция. Ако приложите сила върху даден обект, тя ще упражнява еднаква сила по величина и срещу вас. Когато водата удари гребно колело, се въвеждат две сили: водата се притиска към острието или кофата на колелото, а колелото от своя страна избутва водата. В тази система колелото и водата се изместват, което води до завъртане на колелото.
Колела на лопатки за задвижване
Подобно на енергията, кинетичната сила се запазва във всички системи. Помислете за гребло, подобно на това, което се използва за управление на лодка. Двигателят движи колелото и ножовете се движат през водата, като го бутат. Тъй като острието се задвижва, промяната в кинетичната сила на водата трябва да бъде уравновесена от динамична смяна на целия съд, така че да се запази общата кинетична сила.
Водоустойчиви лопатни колела
В друго приложение, колелото може да бъде свързано към машина и задвижвано от източник на течаща вода. Такъв е случаят с водноелектрическите генератори и мелниците, задвижвани с вода. В тази ситуация водата се движи бързо, но удря остриета и спира или се свива. Това е промяна в динамиката и се балансира от въртенето на колелото. Колкото по-бързо водата се движи, и колкото по-голяма е наличната повърхност, за да я натисне, толкова по-бързо ще се върти.
Отразена вода
Има един тип лопатково колело, което използва остриета, които са точно оформени, за да отразяват възможно най-много вода. Водата удря част от острието, която е извита по определен начин, така че да се движи нагоре и назад в посоката, в която е дошла, над повърхността. Тези колела са много по-ефективни, защото промяната в кинетичната сила е по-голяма, ако водата се отразява (движи се в противоположната посока от тази, която първоначално е била), а не се забавя.
Исторически употреби
Водните колела са били използвани в древността за смилане на зърна и са първите примери на машини, които използват естествена механична енергия. Хората са използвали водни колела през цялата си история, за да управляват прости машини като мелници и преси. Колелата с лопатки, по-специално, са полезни при ниско ниво на напояване, за да се повиши водата в полетата.
Съвременни приложения
Въпреки че парните лодки и хидравличните колела са заменени с турбини, колелата с лопатки са все още в употреба. Някои места за изкопни работи използват тези моторни колела за повдигане на отломки. Те са особено полезни за отглеждане на почвата и пясъка. Те се използват и в някои малки генератори за производство на зелена енергия, въпреки че по-големите операции използват турбини.
