Dvě vodní kola

Vodní kolo vynalezli lidé už před více než 2100 lety. Staří Římané využívali otáčivý pohyb vodního kola k mletí obilí. V časech průmyslové revoluce před vynálezem parního stroje sloužila vodní kola jako zdroj energie také k pohonu strojů v prvních továrnách a k pohonu těžebních strojů v dolech.

Vodní kolo v kuchyni

Co budeme potřebovat:
dřevěnou lištu
korkovou zátku, plastovou fólii
špejle, nýt, těsnění

Jak na to

Také v kuchyni můžeme vyzkoušet, jak pracuje proudící voda. Ve větší korkové zátce (průměr 3,5 cm) uděláme listem pilky na železo 6 zářezů pro lopatky, uprostřed vyvrtáme otvor a do něj vlepíme jako osu silnější špejli. Obdélníkové lopatky 3 cm × 2 cm vystřihneme z tužší plastové folie (např. z krabičky od nanukového dortu) a přilepíme je tavnou pistolí do zářezů v zátce. Kromě rovinných lopatek můžeme vyzkoušet i vhodně zahnuté lopatky, vystřižené např. z větších plastových kelímků. Do dřevěné lišty vyvrtáme otvor a do něj zasuneme dutý hliníkový nebo měděný nýt délky 30 mm jako ložisko osy vodního kola. Na osu nasuneme zarážku z gumového vodovodního těsnění, zasuneme ji s vodním kolem do otvoru nýtku a z druhé strany zajistíme další zarážkou.

Hotové vodní kolo vložíme do proudu vody z vodovodu a pustíme se do různých „vědeckých“ výzkumů (obr. 1). Třeba zkusíme určit výkon našeho kola: do zářezu v ose vlepíme nit a na její konec přivážeme nějaký lehký předmět. Voda z vodovodu roztočí kolo, nit se namotává na osu a zátěž stoupá vzhůru. Výkon určíme snadno, jestliže budeme znát hmotnost m předmětu, výšku h a dobu t zvedání (stačí dosadit do vzorce P = mgh/t).
Mlýnek nebo vodní hamr
na potoce

Co budeme potřebovat:
tři dřevěné kůly se špicí
odřezek prkna
prkénka na lopatky
dřevěnou tyčku
dřevěnou lištu s palicí

Jak na to

Máme-li u chalupy nebo chaty potůček, můžeme na něm postavit vodní kolo. Podle situace zvolíme pohon vodou padající z korýtka (tzv. kolo na svrchní vodu), nebo budou lopatky kola ponořené do vodního proudu (kolo na spodní vodu). Všechny dále uvedené rozměry upravíme podle konkrétních podmínek. Asi 20 cm od sebe zatlučeme dva kůly pro uložení osy mlýnku. Shora do nich zašroubujeme ocelová oka (k dostání v železářství), osou může být tyčka o průměru 10 mm, prodávaná jako podpěra ke květinám. Z prkének zhotovíme 6 lopatek o rozměrech asi 10 cm × 5 cm.

Z odřezku prkna vyřízneme šestiúhelník, uprostřed vyvrtáme otvor pro osu a uděláme zářezy pro zasunutí lopatek. Zářezy musí být těsné, aby v nich lopatky dobře držely. Šestiúhelník nasuneme na osu a proti otáčení ho zajistíme hřebíčky a lepidlem. Do zářezů zasuneme všech šest lopatek. Všechny dřevěné spoje lepíme voděvzdorným lepidlem (Herkules apod.). Po dobrém zaschnutí lepidla zasuneme osu mlýnku do ocelových ok a zajistíme z obou stran zarážkami z gumového vodovodního těsnění. Hotový mlýnek na potůčku vyzkoušíme a opravíme případné nedostatky (obr. 2).

Až bude vodní kolo spolehlivě fungovat, můžeme je doplnit klapajícím modelem hamru, který v kovárnách sloužil ke zpracování železa (obr. 3). Na jeden konec osy vlepíme do zářezu vačku – tenkou destičku z tvrdého dřeva. Zatlučeme kůl pro otáčivé uchyceni dřevěné laťky s paličkou na konci a funkci celého mechanismu doladíme (délka vačky a laťky, umístění osy laťky, hmotnost paličky). Při otáčení vodního kola stlačuje vačka volný konec laťky, palička na druhém konci se střídavě zvedá a dopadá na vhodnou podložku. Vodní hamr přívětivě klape jako za starých časů.

Uvedené pokusy najdete v publikaci vzdělávacího programu
Svět energie Hrátky s plyny, další nabídku na:
http://www.cez.cz/vzdelavaciprogram