Szélkerék

A szél eleve mozgási energiával rendelkezik. Ezt az energiát hasznosítják például a vitorlás hajók. A szélkerék segítségével a mozgási energia forgási energiává alakul. Ezt viszont már felhasználhatjuk malmok hajtására, vízemelésre, vagy elektromos energia előállítására.

Szükséges eszközök

• 1 –2 db. ásványvizes palack
• 1 db. parafa dugó
• 1 db. hasznát tollbetét, vagy 2 db. gombostű
• olló
• kés

A kísérlet menete

Az ásványvizes palack hajlított nyakrészéből vágjunk ki 4 – 6 db. 3 x 5 cm.-es ívelt lapot. A parafa dugó palástját az alkotóval 45° – 60°- os szöget bezáró módon metsszük be 2 – 2 mm mélységben 4 vagy 6 helyen. (Természetesen szabályosan. 90° vagy 60°-os szögben.) A kivágott ívelt lapokat a rövidebb oldalukkal csúsztassuk az előmetszett résekbe. A becsúsztatott lapok a dugó tulajdonsága miatt stabilan fognak állni. Az ásványvizes palack maradékából, vagy egy másik palackból állványt is készíthetünk az eszköznek. Az állványon átszúrt gombostűket a parafa dugó két végének középpontjába szúrva már kész is az eszköz. Ha tengelynek tollbetétet kívánjuk használni, akkor azt a lapátok becsúsztatása előtt, szúrjuk át a dugón. Az így elkészült eszközt magunkkal szembe tartva és tengely irányba, ráfújva a kerék forgásba jön. Szabadban, szélirányba tartva, a szél erősségétől függő sebességű forgás jön létre.

Magyarázat

Működése hasonló a vízkerékhez, azzal a különbséggel, hogy itt a meghajtó közeg a levegő, másrészt a mozgó levegő a kerék teljes felületét éri. Ezért egyenes lapátokat alkalmazva a tengely irányba ráfújva, a levegő részecskék nem is ütköznek a lapátokkal, tehát nem fordulnak el. A tengelyre merőleges irányba fújva, a kerékre ható erők kiegyensúlyoznák egymást, és forgás nem jönne létre. Ívelt lapátokat alkalmazva a levegő részecskék nem merőlegesen ütköznek a lapátoknak, így a lapátokra ható erők eredője nem zérus. Tehát forgás jön létre. Ilyen estben a tengelyirányú ráfújás az eredményesebb. A szélkereket a fenti okok miatt, mindig szélirányba kell tartani. Ehhez még egy tengelyre (függőleges) van szükség. A régi szélmalmoknál a szélirányba forgatást kézi erővel oldották meg. Ez a probléma a szél energiáját kihasználva automatikusan is megoldható.

Szükséges óvintézkedések

Veszélyforrás itt a dugók átfúrása és a bemetszés lehet, de 2. 3. korcsoportos tanulóknál ez már nem okozhat gondot.