Snelheid naar kracht, waterrad

Bartholomeus stelde deze vraag op 06 mei 2021 om 10:01.

Een wiel van 3 meter doorsnee die een snelheid van 5 km per uur heeft.
hoeveel kracht heeft dan de as in de kern? 

Reacties

Jan van de Velde op 06 mei 2021 om 10:09
dag Bartholomeus,

Geen idee waar deze vraag heen moet. 
Een doorsnede is in vierkante meters, maar mogelijk bedoel jij diameter. 
Met alleen een diameter en een snelheid is niks te zeggen over krachten.
Bovendien is de vraag, als het over krachten gaat, krachten in welke richting? 

Dus zonder veel meer context is er geen zinnig antwoord op je vraag te geven.

groet, Jan
Theo de Klerk op 06 mei 2021 om 10:49
5 km/h = 1,4 m/s  (en met alleen "5" km/h eigenlijk dan 1 m/s afgerond bij gebrek aan significante cijfers)
straal 3/2 = 1,5 m (of 2 m afgerond), rotatiefrequentie van het wiel is snelheid/omtrek is dan 0,15 Hz

De aandrijfmotor zal op dat tempo moeten kunnen gaan ronddraaien vanuit stilstand.
Hoeveel vermogen is daarvoor nodig? Dat hangt af van hoe zwaar dat wiel is (traagheidsmoment) want dan kun je de rotatie-energie berekenen (en dus het motorvermogen) om tot die snelheid te komen. Je kunt de kracht dan vinden door W = F.s als s de afgelegde weg van de as is vanuit stilstand tot aan de hoekfrequentie 0,15 Hz. De straal van die as zal veel kleiner zijn dan de 1,5 m van het wiel. De afgelegde weg dus ook (r1/1,5 maal zoveel). Met W en s bekend kun je F berekenen

Eenmaal op toeren kost het kracht noch energie in het ideale geval.

In praktijk moet de motor dan steeds verliezen aanvullen die ontstaan door de wrijvingsverliezen op de assen en die moet worden aangevuld.
Bartholomeus op 07 mei 2021 om 16:10
Hartelijk dank voor jullie mooie antwoorden.
Om iets duidelijker te zijn over wat en hoe, heb ik hier nog wat extra details.
Het wiel/rad heeft een diameter van 3 meter.
de snelheid word bepaald door de druk van het water tegen de schoepen van het rad.
het water heeft een stroom  snelheid van 5 km p/u
de schoepen komen op het diepste punt tot 70cm diepte in het water en ze zijn 7 meter breed.
Hoe kan ik de waterdruk op de schoepen berekenen en hoe kan ik berekenen hoeveel Kracht de kern as heeft?
Jan van de Velde op 07 mei 2021 om 16:52
Dag Bartholomeus,

Je kunt niks berekenen hier, want als dat rad vrij draait is er geen druk en ook geen kracht. Zoals jij ook geen druk voelt als jij met 20 km/h fietst met een meewind van 20 km/h.
Alles hangt af van wat dat rad moet aandrijven.

Dus waar komt dit gekke sommetje vandaan? 

Groet, vld
Bartholomeus op 07 mei 2021 om 17:05
Ik wil een dynamo op de as zetten om stroom op te wekken.
Jan van de Velde op 07 mei 2021 om 17:33
dan moet je heel andere vragen stellen:

hoeveel kg water kun je per seconde hoeveel meter omlaag laten vallen?
Of: hoeveel kg water kun je per seconde verminderen in snelheid van snelheid x naar snelheid y? 

dat geeft je het maximale vermogen.

De rest is een kwestie van rendement.
Dat is overigens voor onderstroom- waterraderen niet erg hoog. Ga uit van enkele tientallen procenten.
https://en.wikipedia.org/wiki/Water_wheel

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Noortje heeft zesentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Noortje nu over?

Antwoord: (vul een getal in)