Falkirk Wheel - Archimedův zákon v prax
Konstrukce, která zde elegantně využívá Archimedův zákon, má průměr 35 metrů a hmotnost 1800 tun. Není to tedy žádný drobek. Zdolává ale výškový rozdíl 24 metrů. To je rozdíl mezi polohou hladiny obou kanálů, které Falkirk Wheel spojuje.
Vany, do kterých vplouvají lodi, váží spolu s vodou 600 tun.
Aby se mohla loď z nižšího kanálu dostat do vyššího, musí vykonat určitou (fyzikální) práci. Ta se dá vyjádřit jednoduchým vzorcem: W = mgh ... kde “m” je hmotnost v kilogramech, “g” je tíhové zrychlení (na naší planetě 9,81 m/s2) a “h” je výška, o kterou se má loď zvednout (vyjádřená v metrech).
Práce činí W=1000*9,81*24=235440 J na každou tunu hmotnosti, která je vyzvednuta do výšky 24 m.
Vany (gondoly) jsou propojeny tuhým ramenem. Během otáčení kolem osy rotace se automaticky vyrovnává jejich poloha tak, aby se z nich voda nevylila.
Z jednoho kanálu se do druhého dostávají lodi během zhruba čtyř minut.
Na to, aby se během této doby dostala tuna nákladu z dolní pozice do horní, je teoreticky nutný výkon zhruba 1000 W. Na prostý přenos vany o hmotnosti kolem 600 tun z dolního kanálu do horního by tedy byl nutný značný výkon (600 kW).
Nebo jinak: energie 235,440 kJ (J=W*s) znamená hodnotu 235,44 kJ/3600 = 0,0654 kWh na každou tunu nákladu. Může to jít ale také jinak…
Princip práce Falkirk Wheel
... spočívá v jednoduchém triku. Pokud nepřemísťujete pouze jednu gondolu s hmotností 600 tun - ale dvě, které jsou spojené pevným ramenem a otáčejí se kolem společné osy a zároveň se nacházejí v rovnováze, nemusíte vykonávat práci, abyste překonali zemskou přitažlivost.
Hmotnost jedné gondoly se rovná hmotnosti té druhé - gravitační zrychlení působí na obě stejně. Zatímco je gondola tlačena přitažlivostí Země dolů, její stejně těžká kolegyně, která se nachází na druhé straně ramena, ji tlačí stejnou silou nahoru.
K pohybu obou gondol pak stačí už jen překonat tření, které pohyb logicky brzdí.
A zmiňovaný Archimedes? Ten se postará o to, že jsou obě gondoly naplněné vodou do stejné výšky, skutečně stejně těžké - a to nezávisle na tom, jestli v gondole plave loď nebo malá pramice. Dokonce i tehdy, když se v obou gondolách nachází různě velké a těžké lodi, mají obě stejnou váhu.
Loď, která pluje po hladině, má větší objem než objem vody stejné hmotnosti (jinak by se potopila). Vytlačí takové množství vody, která odpovídá její hmotnosti. Těžší loď pak vytlačí z gondoly větší množství vody než lehká, součet hmotnosti vody a lodi v gondole tak zůstává stejný (viz obrázek).
Pokud se provozovateli kanálu podaří udržovat hladinu ve dvou identických gondolách ve stejné výšce, má vyhráno. Obě jsou pak stejně těžké a jejich rotace (tedy i přemístění nákladu lodi z jednoho kanálu do druhého) vyžaduje daleko menší energii. Konkrétně je to 1,5 kWh - tedy tolik, kolik potřebujete k uvaření běžného oběda. Pro srovnání - při jednoduchém vytažení nákladu stejné hmotnosti výtahem by bylo potřeba minimálně 36 kWh (nejspíše více, protože výpočet je jen teoretický a nepočítá např. s třením).
Celá konstrukce je citlivá jen na výšku vodní hladiny na obou stranách kanálu. To je logické. Musí se udržet stabilní výška hladiny v obou gondolách. Při ploše vodní hladiny kolem 200 metrů čtverečních odpovídá jeden centimetr výšky hladiny v gondole už celým dvěma tunám váhy.
O vyrovnání výšky vodní hladiny se tu stará přečerpávací stanice na horním kanálu. Má zhruba dvacetinásobný výkon než samotná pohyblivá konstrukce a umí reagovat na změny hladiny ve spodním kanále.
Dana Tenzler
Chandrayaan-3 a jeho přistání na měsíčním povrchu
23. srpna minulého roku přistál na Měsíci indický lunární modul Chandrayaan-3. Mise, která vypustila na povrchu Měsíce malé lunární vozítko, měla také zajímavé následky.
Dana Tenzler
Hackmanit - jedinečný drahokam … a dozimetr
Hackmanit je příbuzný minerálu, která se jmenuje sodalit. Na rozdíl od něj má ale jednu zajímavou vlastnost - na světle mění svou barvu. Čím je to způsobeno?
Dana Tenzler
Meteorit 2024 BX1 byl už nejspíš nalezen
Nedávno byl oznámen nález předpokládaných zbytků meteoritu 2024 BX1. Ten zazářil jako jasný bolid na noční obloze v noci z minulé soboty na neděli. (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Meteorit 2024 BX1 zatím nebyl nalezen
V noci z 20. na 21. ledna se v Braniborsku objevil na nebi objekt, který zazářil jako nezvykle jasný bolid. Byl vidět z Lipska ale také z Prahy. (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Proč mají výstražná světla modrou barvu?
Proč byla pro výstražný signál v silničním provozu zvolena modrá barva? Na vině je (a vás to nepřekvapí) ... fyzika (délka blogu 3 min.)
Další články autora |
Studentky rozrušila přednáška psycholožky, tři dívky skončily v nemocnici
Na kutnohorské střední škole zasahovali záchranáři kvůli skupině rozrušených studentek. Dívky...
Podvod století za 2,4 miliardy. Ortinskému hrozí osm let a peněžitý trest 25 milionů
Luxusní auta, zlaté cihly, diamanty a drahé nemovitosti. To vše si kupoval osmadvacetiletý Jakub...
Zemřel bývalý místopředseda ODS Miroslav Macek. Bylo mu 79 let
Ve věku 79 let zemřel bývalý místopředseda ODS a federální vlády Miroslav Macek, bylo mu 79 let. O...
Stovky amerických obrněnců se v řádu dnů nepozorovaně přemístily do Česka
Několik set vozidel americké armády včetně obrněnců Bradley nebo transportérů M113 se objevilo ve...
Moskva se chlubí kořistí z Ukrajiny: Abramsy, Leopardy i českým BVP
V Moskvě ve středu začala výstava západní vojenské techniky, kterou používá ukrajinská armáda a...
Na jednání o míru nepřijdeme, vzkázali Rusové. Švýcaři je ani nezvali
Švýcarsko iniciuje vlastní mírovou konferenci o Ukrajině. S pozváním Ruska na setkání, které se má...
Pavel zkritizoval všechny. Nefér jsou Babišova slova i kampaň SPOLU, míní
Kampaň, která dělá z hnutí ANO zastánce ruských zájmů, je podle prezidenta Petra Pavla stejně nefér...
O menopauze musíme mluvit, burácela herečka Halle Berry před Kapitolem
Slavná herečka Halle Berry se zapojila do americké politiky, když podpořila senátorky snažící se o...
Sluší se, aby zaměstnanec věděl, proč je propouštěn, řekl Juchelka
Poslanci se přeli o změnu zákoníku práce. Opozici se ho nepodařilo vrátit vládě k přepracování....
Pronájem zrekonstruovaného bytu 2+1 na ul. Trávník v Přerově
Trávník, Přerov - Přerov I-Město
12 000 Kč/měsíc
- Počet článků 972
- Celková karma 19,77
- Průměrná čtenost 1325x