Vom Wasserrad zur Zahnarztturbine
Das Wasserrad wird schon seit Tausenden von Jahren zur Verrichtung von Arbeit verwendet. So wurden Wasserräder vor mehr als 5000 Jahren in Mesopotamien zum Wasserschöpfen verwendet. Auch in Asien war diese Technik bekannt. Die Römer betrieben mit Wasserrädern unter anderem Getreidemühlen und Sägewerke.
Die verschiedenen Wasserradtypen:
Die einfachste und älteste Form des Wasserrades ist das Stoßrad. Seine Schaufeln tauchen schräg in das strömende Wasser ein. Dabei wird nur die Bewegungsenergie des Wassers genutzt.
Beim unterschlächtigen Wasserrad besteht zwischen Ein- und Austritt des Wassers ein geringer Höhenunterschied. Daher wird außer der Bewegungsenergie noch die Lageenergie des Wassers genutzt.
Das oberschlächtige Wasserrad ist wesentlich jünger. Bei ihm fließt das Wasser von oben auf die Schaufeln und treibt das Rad an. In diesem Fall wird fast nur die Lageenergie des Wassers genutzt.
Die Turbinen
Aus den Wasserrädern wurden im Laufe der Zeit Turbinen in den verschiedensten Konstruktionsformen entwickelt. Sie dienen zumeist zur Stromerzeugung in Kraftwerken:
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Francis-Turbine |
Pelton-Turbine |
Kaplan-Turbine |
Was hat eine Wasserturbine mit dem Besuch beim Zahnarzt zu tun?
Das Antriebsprinzip der unangenehmen Bohrer beim Zahnarzt beruht auf dem der Wasserturbinen. Jedoch wird die Turbine des Bohrers beim Zahnarzt nicht durch Wasser, sondern durch Luft angetrieben. Im Handstück, das der Zahnarzt in der Hand hält, ist eine Turbine eingebaut. Im Kopf dieser Turbine befindet sich ein Schaufelrad, das durch Pressluft in schnelle Rotation versetzt wird. Dadurch wird der in der Achse des Rotors befindliche Diamant bis zu einer Geschwindigkeit von 450 000 Umdrehungen pro Minute beschleunigt!
Turbinen können also sehr vielseitig eingesetzt werden. Ob in kleinem Maßstab beim Zahnarzt oder in sehr großen Ausführungen in Wasserkraftwerken - überall findet das Prinzip des Wasserrads auch heutzutage noch viele Einsatzbereiche.
Und so bastelt man ein Wasserrad:
...was man benötigt:
Ein würfelförmiges Holzstück ( 5 x 5 cm), das in der Mitte durchbohrt ist, 4 dünne Bretter (zum Beispiel Latten von Obstkisten (25 cm lang + 5 cm hoch)), 3 Korken, 1 Stricknadel, 20 Nägel, einen Hammer, Holzleim, ein Messer
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Das Loch im Holzwürfel muss so groß gebohrt werden, dass sich die Stricknadel frei darin bewegen kann, denn das Holz wird im Wasser noch quellen. Man klebt an jede Seite des Würfels eine Latte und nagelt sie zusätzlich fest. Anschließend schneidet man die Korken vorsichtig in der Mitte durch. Danach schiebt man die Stricknadel durch das Loch und befestigt das Rad links und rechts mit einem Korken. Zum Schluss legt man die Stricknadel auf zwei fest in den Boden gedrückte Astgabeln und steckt ebenfalls je eine Korkenscheibe zur Befestigung auf die Enden der Nadel.
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