la navegación cerca del viento utiliza la forma de las velas para generar elevación. Para fluir alrededor de las velas, el viento tiene que desviarse en dirección, como lo muestran las flechas para la velocidad inicial vi y la velocidad final vf, que se dan con respecto al barco. El cambio de velocidad dv está en la dirección mostrada. La aceleración aa del aire es dv / dt, por lo que la fuerza Fa que las velas ejercen sobre el aire está en la misma dirección. (Primera y segunda leyes de Newton: F = ma.) La fuerza Fw que el viento ejerce sobre las velas está en la dirección opuesta., (También hay un efecto Bernoulli, que contribuye de una manera secundaria.)
tenga en cuenta que en ninguna parte de este argumento necesitamos decir que el viento era más rápido que el barco.
Ahora esta fuerza está principalmente de lado en el barco, y se vuelve más y más de lado a medida que te acercas al viento. Sin embargo, parte de la fuerza está hacia adelante: la dirección que queremos seguir. Tan…
¿Por qué el barco no deriva hacia los lados?Bueno, lo hace un poco, pero cuando lo hace, la quilla, una gran área casi plana debajo del barco, tiene que empujar mucha agua hacia los lados., El agua resiste esto, y ejerce la fuerza lateral Fk en la quilla.
esto cancela el componente lateral de Fw. En cuanto al componente delantero: acelera el barco hasta que la fuerza de arrastre Fd que lo retiene es lo suficientemente grande como para que
- Fw = – {Fk + Fd}.
así que un barco puede navegar cerca del viento: típicamente 45° al viento verdadero, aunque muchos barcos de alto rendimiento van más cerca que eso. Y se siente más cerca de 45°, como veremos en los diagramas a continuación.,
- una pequeña digresión: los componentes laterales del viento y el agua en el barco hacen que el talón del barco (inclinación) lejos del viento, como se muestra en el diagrama a continuación. Estos dos componentes horizontales tienen igual tamaño pero dirección opuesta: como fuerzas se cancelan, pero hacen un par que tiende a girar el barco en el sentido de las agujas del reloj. Esto es cancelado por otro par de fuerzas. La flotabilidad y el peso también son iguales y opuestos, y hacen un par en la dirección opuesta., A medida que el barco avanza a estribor, el plomo en la parte inferior de la quilla, que tiene una fracción sustancial del peso, se mueve a babor y ejerce un par en sentido contrario a las agujas del reloj. Estos dos pares se cancelan.
Así que volvamos a nuestra pregunta: