Inhoud

• Wielen van voortstuwingsbladen
• Water aangedreven spade wielen
• Gereflecteerd water
• Historisch gebruik
• Modern gebruik

Newton's derde wet stelt dat voor elke actie een gelijke en tegengestelde reactie is. Als je een kracht uitoefent op een voorwerp, zal het een gelijke kracht uitoefenen in grootte en tegenovergesteld naar jou toe. Wanneer water een schoepenwiel raakt, worden twee krachten geïntroduceerd: water duwt tegen het blad of de bak van het wiel en het wiel drukt op zijn beurt het water. In dit systeem worden zowel het wiel als het water verplaatst, waardoor het wiel draait.

Spade wielen kunnen worden gebruikt voor boot voortstuwing (Riverboat paddle wheel afbeelding door itsallgood van Fotolia.com)

Wielen van voortstuwingsbladen

Net als energie is de kinetische kracht in alle systemen behouden. Overweeg een schoepenrad zoals degene die werd gebruikt om een ​​boot te besturen. De motor beweegt het wiel en de messen bewegen door het water en duwen het. Terwijl het blad wordt aangedreven, moet de verandering in de kinetische kracht van het water worden gecompenseerd door een dynamische verandering van het hele vat zodat de hoeveelheid totale kinetische kracht wordt behouden.

Water aangedreven spade wielen

In een andere toepassing kan het wiel worden verbonden met een machine en worden aangedreven door een bron van stromend water. Dit is het geval bij hydro-elektrische generatoren en watergestuurde molens. In deze situatie beweegt het water snel maar raakt het de messen en stopt of krimpt. Dit is een verandering in dynamiek en wordt gecompenseerd door de rotatie van het wiel. Hoe sneller het water in beweging is en hoe groter het beschikbare oppervlak om het te duwen, hoe sneller het zal draaien.

Gereflecteerd water

Er is een soort schoepenwiel dat bladen gebruikt die precies zijn gevormd om zoveel mogelijk water te reflecteren. Het water raakt een deel van het blad, dat op een bepaalde manier is gebogen, zodat het omhoog en terug loopt in de richting waarin het kwam, boven het oppervlak. Deze wielen zijn veel efficiënter omdat de verandering in de kinetische kracht groter is als het water wordt gereflecteerd (in de tegenovergestelde richting dan het oorspronkelijk was) in plaats van achterlijk.

Historisch gebruik

Waterwielen werden in de oudheid gebruikt om granen te malen en waren de eerste voorbeelden van machines die natuurlijke mechanische energie gebruikten. Mensen hebben gedurende de geschiedenis waterwielen gebruikt om eenvoudige machines zoals molens en persen van energie te voorzien. De schoepenwielen waren met name nuttig bij irrigatie op een laag niveau om water in de velden te laten stijgen.

Modern gebruik

Hoewel stoomboten en hydraulische wielen zijn vervangen door turbines, zijn de wielen met lamellen nog steeds in gebruik. Sommige graaflocaties gebruiken deze door een motor aangedreven wielen om rommel op te tillen. Ze zijn vooral handig voor het ophogen van grond en zand. Ze worden ook gebruikt in sommige kleine hydro-elektrische generatoren om groene energie te produceren, hoewel grotere bedrijven turbines gebruiken.