science >> Wetenschap >  >> Fysica

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 maken. Toen wetenschappers eenmaal vaststelden dat elektriciteit kon worden opgewekt met de natuurlijke kracht van water, werden er dammen gebouwd om de kracht te benutten. In 1881 gebruikte de stad Niagra Falls waterkracht om de straatverlichting te bedienen. Tegenwoordig gebruiken veel landen over de hele wereld de kracht van bewegend water om elektriciteit op te wekken.

Kies een kalm, recht stuk water dat minstens 20 voet lang is. Drijf een tuinstaak in een kant van de beek en rijd een tweede staak direct tegenover de eerste, aan de andere kant. Voer een reeks van de ene stok naar de andere en markeer de draad met vier gelijke intervallen.

Meet stroomafwaarts 20 voet en rijd nog eens twee inzetten in de stroombanken. Bind een touwtje van de ene stok naar de andere. Markeer deze reeks ook in vier gelijke intervallen.

Drijf een drijvend object, zoals een gedeelte van 2x4, plastic kan of tennisbal, van de eerste markeringen naar de tweede markeringen. Meet de tijd die het object nodig heeft om van het beginpunt 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 feet per seconde.

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

Bereken het gebied van de stream door de gemiddelde diepten toe te voegen en te delen door twee, en vermenigvuldig resultaat vervolgens met de breedte van de stream. Noteer dit als het gemiddelde deel van de stream.

Gebruik de formule F = ALC /T om de kracht van het bewegende water te berekenen. F = kracht, A = gemiddeld oppervlak, L = stroomlengte (20 voet), C = coëfficiënt voor de bodem van het waterbed, en T = tijdreis. De coëfficiënt die door het bureau voor milieubescherming wordt gebruikt, is 0,8 voor beken met een rotsachtig bed en 0,9 voor beken met een modderig bed.