Energia potenziale=peso dell'acqua x altezza di caduta
Se l'acqua è in movimento allora si parla di energia cinetica: esprime la quantità di lavoro ricavabile da una certa massa d'acqua quanoo questa è posta in movimento, e si calcola così:
Energia cinetica=1/2 x massa x velocità x velocità
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La ruota idraulica primitiva sfruttava l'energia cinetica del flusso d'acqua ed aveva un basso rendimento.
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Gli storici considerano questo tipo di ruota idraulica pre-vitruviana l'antesignana delle ruote idrauliche medioevali che - nelle due varianti illustrate sotto - ebbero larghissima diffusione nell'intero Occidente come motori primi per l'azionamento di mulini, segherie, magli, macchine per il sollevamento dell'acqua, etc.
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La ruota per di sotto sfruttava anch'essa l'energia cinetica del flusso d'acqua ma il suo rendimento era maggiore.
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di sotto
A differenza del tipo più antico, era ad asse orizzontale e quindi presupponeva - per essere impiegata in mulini e segherie - un meccanismo aggiuntivo di trasformazione del moto rotatorio da orizzontale a verticale. Questa rivoluzione tecnologica - introdotta da Vitruvio - si avvaleva di un meccanismo a ruote dentate in grado di moltiplicare la velocità di rotazione chiamato rocchetto-lubecchio.
Il tipo di ruota della foto venne usato in maniera massiccia per azionare le segherie veneziane, che per l'epoca erano tecnologicamente avanzatissime.
Per funzionare, le ruote per di sotto, che sfruttavano il movimento dell'acqua anzichè il suo peso, avevano bisogno di portate d'acqua veloci, abbondanti e costanti. In montagna il loro uso era limitato alle segherie veneziane; i mulini (impianti più piccoli) utilizzavano la ruota a cassetti alimentata dall'alto (vedi sotto). I fiumi di fondovalle e pianura erano in grado di muovere ruote per di sotto di grande diametro munite di numerose pale.
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La ruota per di sopra sfruttava l'energia potenziale dell'acqua e il suo rendimento era elevato.
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di sopra
Il suo principio di funzionamento sfrutta il peso anziché la velocità dell'acqua ed è quindi in grado di agire anche in presenza di flussi d'acqua irrisori e non costanti nel tempo. La velocità di rotazione della ruota è adattiva.
Per i mulini di montagna costituì praticamente la tecnologia standard. E' la forma più evoluta, a più alto rendimento.
