Et vannhjul vil typisk utnytte tyngden av vannet ved at en vannstrøm ledes over hjulets ene side (overfallshjul). Vannet fyller skovlene på hjulet og drar det rundt, ofte med lav hastighet. Gjøres diameteren stor kan hjulet få stort dreiemoment og drive arbeidsmaskiner som trenger stor kraft for å drives rundt. Vannhjulet kan monteres nært en foss og ha en renne slik at vannet gis større hastighet, på den måten kan reaksjons-prinsippet utnyttes. Dette er tilfelle i en kvernkall der en vertikal montert aksel er påmontert skovler som vannet fra en renne driver rundt. Vannet gis fart i rennen som i mange tilfeller er en uthult tømmerstokk. Fallhøyden i slike kverner var ofte ikke mer enn noen få meter. Ulempen med dette er at vannet møter stor friksjon når det gis stor fart, noe som gjør at energi går tapt. Skovlene i en slik kvernkall var dessuten helt plane, dette er heller ikke særlig optimalt.