Contenuto
La terza legge di Newton afferma che per ogni azione c'è una reazione uguale e contraria. Se esercitate una forza su un oggetto, eserciterà una forza uguale in grandezza e opposto a voi. Quando l'acqua colpisce una ruota a pale, vengono introdotte due forze: l'acqua spinge contro la lama o il secchio della ruota e la ruota, a sua volta, spinge l'acqua. In questo sistema, sia la ruota che l'acqua sono spostate, facendo girare la ruota.
Ruote delle pale di propulsione
Come l'energia, la forza cinetica è conservata in tutti i sistemi. Considera una ruota a pale come quella usata per guidare una barca. Il motore muove la ruota e le lame si muovono attraverso l'acqua, spingendola. Quando la pala viene azionata, il cambiamento della forza cinetica dell'acqua deve essere controbilanciato da una variazione dinamica dell'intero vaso in modo da conservare la quantità di forza cinetica totale.
Ruote Spade alimentate ad acqua
In un'altra applicazione, la ruota può essere collegata a una macchina e azionata da una sorgente di acqua corrente. Questo è il caso dei generatori idroelettrici e dei mulini ad acqua. In questa situazione, l'acqua si muove rapidamente ma colpisce le lame e si ferma o si restringe. Questo è un cambiamento nella dinamica ed è bilanciato dalla rotazione della ruota. Più veloce è l'acqua in movimento e più ampia è la superficie disponibile per spingerla, più velocemente ruoterà.
Acqua riflessa
C'è un tipo di ruota a pale che usa lame che sono sagomate con precisione per riflettere la maggior quantità d'acqua possibile. L'acqua colpisce una parte della lama, che è curvata in un certo modo in modo che corre verso l'alto e indietro nella direzione in cui è venuto, sopra la superficie. Queste ruote sono molto più efficienti perché il cambiamento della forza cinetica è maggiore se l'acqua viene riflessa (spostandosi nella direzione opposta a quella che era inizialmente) anziché ritardata.
Usi storici
Le ruote idrauliche erano usate nell'antichità per macinare i cereali e furono i primi esempi di macchine che usavano l'energia meccanica naturale. Le persone hanno usato ruote idrauliche nel corso della storia per alimentare macchine semplici come mulini e presse. Le ruote a pale, in particolare, erano utili nell'irrigazione di basso livello per sollevare acqua nei campi.
Usi moderni
Sebbene le barche a vapore e le ruote idrauliche siano state sostituite da turbine, le ruote a pale sono ancora in uso. Alcuni siti di scavo utilizzano queste ruote motorizzate per sollevare i detriti. Sono particolarmente utili per sollevare terreno e sabbia. Sono anche utilizzati in alcuni piccoli generatori idroelettrici per produrre energia verde, anche se le operazioni più grandi utilizzano turbine.
