Sadržaj
Newtonov treći zakon kaže da za svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija. Ako primijenite silu na neki objekt, on će izvršiti jednaku silu magnitude i suprotnu od vas. Kada voda udari u kotačić s lopaticama, uvode se dvije sile: voda se gura prema oštrici ili kantici kotača, a kotač, zauzvrat, gura vodu. U ovom sustavu, i kotač i voda su premješteni, uzrokujući okretanje kotača.
Kotači pogonskih lopatica
Kao i energija, kinetička sila se čuva u svim sustavima. Razmislite o kotaču kao što je onaj kojim se vozio brod. Motor pomiče kotač i noževi se kreću kroz vodu, gurajući ga. Kako se oštrica vozi, promjena kinetičke sile vode mora se uravnotežiti dinamičkom promjenom cijele posude tako da se očuva količina ukupne kinetičke sile.
Voda pogonjena lopatice
U drugoj primjeni, kotač se može spojiti na stroj i pokrenuti iz izvora tekuće vode. To je slučaj s hidroelektranama i mlinovima na vodeni pogon. U takvoj situaciji, voda se brzo pomiče, ali udara oštrice i zaustavlja se ili skuplja. To je promjena u dinamici i uravnotežena je rotacijom kotača. Što se voda brže pokreće i što je veća površina koju je moguće gurati, to će se brže okretati.
Odražena voda
Postoji tip kotača koji koristi lopatice koje su precizno oblikovane kako bi odražavale što više vode. Voda udara u dio oštrice, koja je na određeni način zakrivljena tako da se diže gore i natrag u smjeru u kojem je došla, iznad površine. Ti su kotači mnogo učinkovitiji jer je promjena kinetičke sile veća ako se voda reflektira (kreće se u suprotnom smjeru od one koja je bila u početku), a ne usporava.
Povijesne namjene
Vodeni kotači korišteni su u antici za mljevenje žitarica i bili su prvi primjeri strojeva koji su koristili prirodnu mehaničku energiju. Ljudi su kroz povijest koristili vodene kotače za napajanje jednostavnih strojeva kao što su mlinovi i preše. Kotači s lopaticama, konkretno, bili su korisni u navodnjavanju na niskoj razini za podizanje vode u poljima.
Moderna uporaba
Iako su parni brodovi i hidraulični kotači zamijenjeni turbinama, kotači s lopaticama i dalje su u uporabi. Neka mjesta iskopa koriste ove kotače na motorni pogon za podizanje otpada. Posebno su korisni za podizanje tla i pijeska. Također se koriste u nekim malim hidroelektranama za proizvodnju zelene energije, iako veće operacije koriste turbine.
