Гидроэнергетика использует силу воды для управления машинами и выработки электроэнергии. Инженеры должны рассчитать силу движущейся воды, чтобы определить доступную кинетическую энергию потока воды. Простым примером использования силы воды являются старомодные водяные колеса, используемые для работы механизмов, перемалывающих зерно в муку. Когда ученые определили, что электричество можно вырабатывать за счет естественной силы воды, были построены плотины, чтобы использовать эту энергию. В 1881 году город Ниагра-Фолс использовал гидроэнергетику для работы уличных фонарей. Сегодня многие страны мира используют силу движения воды для выработки электроэнергии.
Выберите спокойный прямой участок воды длиной не менее 20 футов. Вбейте садовый кол в одну сторону ручья, а второй вбейте прямо напротив первого на противоположной стороне. Проведите веревку от одной колы до другой и отметьте ее через четыре равных интервала.
Измерьте 20 футов ниже по течению и забейте еще два колья в берега ручья. Привяжите веревку от одного кола к другому. Также отметьте эту строку через четыре равных интервала.
Переместите плавучий объект, например кусок 2x4, пластиковый кувшин или теннисный мяч, от первых маркеров ко вторым маркерам. Измерьте время, которое требуется объекту, чтобы добраться от начальной точки до второго набора маркеров. Сделайте это три или более раз, чтобы получить более точные данные. Вычислите среднее время, разделив общее время секундомера на количество раз, когда вы рассчитали время процесса. Запишите это среднее время в футах в секунду.
Вычислите среднюю глубину потока, измерив глубину воды на каждой отметке на первой нитке. Сложите измерения и разделите на четыре. Проделайте то же самое с концом второй струны. Запишите среднюю глубину потока на обоих отмеченных участках.
Вычислите площадь ручья, сложив среднюю глубину и разделив на два, а затем умножив результат на ширину ручья. Запишите это как среднюю площадь ручья.
Используйте формулу F = ALC / T для расчета силы движущейся воды. F = сила, A = средняя площадь, L = длина потока (20 футов), C = коэффициент для дна водного ложа и T = пройденное время. Коэффициент, используемый Агентством по охране окружающей среды, составляет 0,8 для ручьев с каменистым дном и 0,9 для ручьев с илистым дном.