L'hydroélectricité utilise la force de l'eau pour faire fonctionner les machines et produire de l'électricité. Les ingénieurs doivent calculer la force de l'eau en mouvement pour déterminer l'énergie cinétique disponible de l'écoulement de l'eau. Un exemple simple d'utilisation de la force de l'eau est celui des roues hydrauliques à l'ancienne utilisées pour faire fonctionner les machines qui broient les grains en farine. Une fois que les scientifiques ont déterminé que l'électricité pouvait être produite en utilisant la force naturelle de l'eau, des barrages ont été construits pour exploiter l'énergie. En 1881, la ville de Niagara Falls a utilisé l'hydroélectricité pour faire fonctionner les lampadaires. Aujourd'hui, de nombreux pays dans le monde utilisent la force de l'eau en mouvement pour produire de l'électricité.
Choisissez une zone d'eau calme et droite d'au moins 20 pieds de long. Enfoncez un piquet de jardin dans un côté du ruisseau et enfoncez un deuxième piquet directement en face du premier, du côté opposé. Faites passer une chaîne d'un piquet à l'autre et marquez la chaîne à quatre intervalles égaux.
Mesurez 20 pieds en aval et enfoncez deux autres piquets dans les berges du cours d'eau. Attachez une ficelle d'un piquet à l'autre. Marquez également cette chaîne à quatre intervalles égaux.
Faites flotter un objet flottant, tel qu'une section de 2x4, une cruche en plastique ou une balle de tennis, des premiers marqueurs aux deuxièmes marqueurs. Mesurez le temps qu'il faut à l'objet pour aller du point de départ au deuxième ensemble de marqueurs. Faites cela trois fois ou plus pour des données plus précises. Calculez la moyenne des temps en divisant le temps total du chronomètre par le nombre de fois que vous avez chronométré le processus. Enregistrez ce temps moyen en pieds par seconde.
Calculez la profondeur moyenne du ruisseau en mesurant la profondeur de l'eau à chacune des marques sur la première chaîne. Additionnez les mesures et divisez par quatre. Faites ce même processus au point de la deuxième chaîne. Enregistrez les profondeurs moyennes du cours d'eau dans les deux zones marquées.
Calculez la superficie du cours d'eau en additionnant les profondeurs moyennes et en divisant par deux, puis en multipliant le résultat par la largeur du cours d'eau. Enregistrez-le comme la surface moyenne du cours d'eau.
Utilisez la formule F=ALC/T pour calculer la force de l'eau en mouvement. F=force, A=surface moyenne, L= longueur du cours d'eau (20 pieds), C=coefficient pour le fond du lit d'eau et T=temps parcouru. Le coefficient retenu par l'Agence de protection de l'environnement est de 0,8 pour les cours d'eau à fond rocheux et de 0,9 pour les cours d'eau à fond vaseux.