naviguer près du vent utilise la forme des voiles pour générer de la portance. Pour circuler autour des voiles, le vent doit dévier de direction, comme le montrent les flèches vitesse initiale vi et vitesse finale vf, qui sont données par rapport au bateau. Le changement de vitesse dv est dans la direction indiquée. L’accélération aa de l’air est dv/dt, donc la force Fa que les voiles exercent sur l’air est dans la même direction. (Première et deuxième lois de Newton: F = ma.) La force Fw que le vent exerce sur les voiles est dans la direction opposée., (Il y a aussi un effet Bernoulli, qui contribue de manière secondaire.)
notez que nulle part dans cet argument nous n’avons eu besoin de dire que le vent était plus rapide que le bateau.
maintenant, cette force est principalement latérale sur le bateau, et elle devient de plus en plus latérale à mesure que vous vous rapprochez du vent. Cependant, une partie de la force est en avant: la direction que nous voulons aller. Si…
pourquoi le bateau ne dérive-t-il pas latéralement?Eh bien, il fait un peu, mais quand il le fait, la quille, une grande zone presque plate sous le bateau, doit pousser beaucoup d’eau sur le côté., L’eau résiste à cela et exerce la force latérale Fk sur la quille.
Ceci annule la composante latérale de Fw. Quant à la composante avant: elle accélère le bateau jusqu’à ce que la force de traînée FD le retenant soit suffisamment grande pour que
- Fw = -{Fk + Fd}.
un bateau peut donc naviguer près du vent: typiquement 45° par rapport au vrai vent, bien que de nombreux bateaux de haute performance se rapprochent de cela. Et il se sent plus proche de 45°, Comme nous le verrons dans les diagrammes ci-dessous.,
- une petite digression: les composants latéraux du vent et de l’eau sur le bateau éloignent le bateau du vent, comme le montre le schéma ci-dessous. Ces deux composants horizontaux ont une taille égale mais une direction opposée: comme forces, ils s’annulent, mais ils font un couple tendant à faire tourner le bateau dans le sens des aiguilles d’une montre. Ceci est annulé par une autre paire de forces. La flottabilité et le poids sont également égaux et opposés, et ils font un couple dans la direction opposée., Au fur et à mesure que le bateau s’élance à tribord, le plomb du fond de la quille, qui a une fraction substantielle du poids, se déplace à bâbord et exerce un couple dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Ces deux couples de annuler.
Donc maintenant, revenons à notre question: