Hoe de kracht van bewegend water te berekenen?

Waterkracht gebruikt waterkracht om machines te bedienen en elektriciteit op te wekken. Ingenieurs moeten de kracht van het bewegende water berekenen om de beschikbare kinetische energie van de waterstroom te bepalen. Een eenvoudig voorbeeld van het gebruik van waterkracht zijn de ouderwetse waterwielen die worden gebruikt om machines te bedienen die granen tot meel vermalen. Toen wetenschappers eenmaal hadden vastgesteld dat elektriciteit kon worden opgewekt met behulp van de natuurlijke kracht van water, werden dammen gebouwd om de kracht te benutten. In 1881 gebruikte de stad Niagra Falls waterkracht om de straatverlichting te laten werken. Tegenwoordig gebruiken veel landen over de hele wereld de kracht van bewegend water om elektriciteit op te wekken.

Kies een rustig, recht deel van het water dat minstens 6 meter lang is. Rijd een tuinpaal in de ene kant van de beek en rijd een tweede paal recht tegenover de eerste, aan de andere kant. Leid een snaar van de ene paal naar de andere en markeer de snaar met vier gelijke intervallen.

Meet stroomafwaarts 20 voet en rijd nog twee palen in de stroomoevers. Bind een touwtje van de ene paal naar de andere. Markeer deze string ook met vier gelijke intervallen.

Drijf een drijvend object, zoals een stuk 2x4, plastic kan of tennisbal, van de eerste markeringen naar de tweede markeringen. Meet de tijd die het object nodig heeft om van het startpunt naar de tweede set markeringen te komen. Doe dit drie of meer keer voor nauwkeurigere gegevens. Bereken het gemiddelde van de tijden door de totale stopwatch-tijden te delen door het aantal keren dat u het proces hebt getimed. Noteer deze gemiddelde tijd in voet per seconde.

Bereken de gemiddelde diepte van de stroom door de diepte van het water te meten bij elk van de markeringen op de eerste reeks. Tel de metingen bij elkaar op en deel door vier. Doe hetzelfde proces op het punt van de tweede string. Noteer de gemiddelde diepten van de stroom op beide gemarkeerde gebieden.

Bereken het gebied van de stroom door de gemiddelde diepten op te tellen en te delen door twee, en vervolgens het resultaat te vermenigvuldigen met de breedte van de stroom. Noteer dit als het gemiddelde gebied van de stroom.

Gebruik de formule F=ALC/T om de kracht van het bewegende water te berekenen. F=kracht, A=gemiddelde oppervlakte, L= stroomlengte (20 voet), C=coëfficiënt voor de bodem van de waterbodem, en T=reistijd. De door de Milieudienst gehanteerde coëfficiënt is 0,8 voor stromen met een rotsbodem en 0,9 voor stromen met een modderbodem.

  • Delen
instagram viewer