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La troisième loi de Newton stipule que pour chaque action il y a une réaction égale et opposée. Si vous exercez une force sur un objet, il exercera une force égale et opposée à vous. Lorsque l'eau frappe une roue à palettes, deux forces sont introduites: l'eau pousse contre la lame ou le godet de la roue et la roue pousse à son tour l'eau. Dans ce système, la roue et l'eau sont déplacées, ce qui provoque la rotation de la roue.
Roues de pales de propulsion
Comme l'énergie, la force cinétique est conservée dans tous les systèmes. Considérons une roue à aubes comme celle utilisée pour conduire un bateau. Le moteur déplace la roue et les pales se déplacent dans l'eau en la poussant. Lorsque la pale est entraînée, la modification de la force cinétique de l'eau doit être contrebalancée par une modification dynamique de l'ensemble du navire, de sorte que la quantité de force cinétique totale soit conservée.
Roues à roue à eau
Dans une autre application, la roue peut être connectée à une machine et entraînée par une source d'eau courante. C'est le cas des générateurs hydroélectriques et des broyeurs à eau. Dans cette situation, l'eau se déplace rapidement mais frappe les pales et s'arrête ou diminue. Ceci est un changement de dynamique et est équilibré par la rotation de la roue. Plus l'eau est en mouvement rapide et plus la surface disponible pour la pousser est grande, plus la rotation est rapide.
Eau réfléchie
Il existe un type de roue à palettes qui utilise des pales qui ont une forme précise pour refléter le plus d'eau possible. L'eau frappe une partie de la lame, qui est courbée d'une certaine manière, de sorte qu'elle monte et recule dans la direction où elle est venue, au-dessus de la surface. Ces roues sont beaucoup plus efficaces car le changement de force cinétique est plus important si l’eau est réfléchie (se déplaçant dans la direction opposée à celle où elle était initialement) plutôt que retardée.
Usages historiques
Les roues hydrauliques étaient utilisées dans l'Antiquité pour moudre des grains et constituaient les premiers exemples de machines utilisant l'énergie mécanique naturelle. Les gens ont utilisé des roues hydrauliques à travers l'histoire pour alimenter des machines simples telles que des moulins et des presses. Les roues à aubes, en particulier, étaient utiles en irrigation à basse altitude pour faire monter l’eau dans les champs.
Usages modernes
Bien que les bateaux à vapeur et les roues hydrauliques aient été remplacés par des turbines, les roues à aubes sont toujours utilisées. Certains sites d’excavation utilisent ces roues à moteur pour soulever les débris. Ils sont particulièrement utiles pour élever le sol et le sable. Ils sont également utilisés dans certaines petites centrales hydroélectriques pour produire de l’énergie verte, bien que les grandes entreprises utilisent des turbines.
