風に近いセーリングは、帆の形状を使用して揚力を生成します。 帆の周りを流れるためには、風はボートに関して与えられる初速度viおよび最終速度vfの矢印に示されるように、方向にずれなければならない。 速度dvの変化は示されている方向にある。 空気の加速度aaはdv/dtであるため、帆が空気に及ぼす力Faは同じ方向にあります。 (ニュートンの第一法則と第二法則:F=ma。 風が帆に及ぼす力Fwは反対方向です。, (二次的な方法で貢献するベルヌーイ効果もあります。)
この議論のどこにも、風がボートよりも速いと言う必要はなかったことに注意してください。
この力は主にボート上で横向きになり、風に近づくにつれてますます横向きになります。 しかし、力の一部は前進しています:私たちが行きたい方向です。 だから..
なぜボートは横にドリフトしないのですか?まあそれは少ししますが、それがするとき、キール、ボートの下の大きなほぼ平坦な領域は、横に多くの水を押さなければなりません。, 水はこれに抵抗し、キールに横方向の力Fkを発揮します。
これにより、Fwの横方向のコンポーネントが取り消されます。 フォワードコンポーネントに関しては:それを保持する抗力力Fdが十分に大きくなるまでボートを加速し、
- Fw=-{Fk+Fd}となるようにします。したがって、ボートは風の近くで航行することができます:多くの高性能ボートはそれよりも近くに行くが、典型的には真の風に45°。 そして、下の図で見るように、それは45°よりも近い感じです。,
- 少し余談:ボート上の風と水の横の成分は、下の図に示すように、ボートのかかと(傾き)を風から離します。 これら二つの横の部品に等しいサイズが反対の方向がある:力としてそれらは取り消すが、ボートを時計回りに回す傾向があるトルクを作る。 これは別のペアの力によって取り消されます。 浮力と重量も等しく反対であり、反対方向にトルクを作ります。, 右舷へのボートのかかとと同時に、重量の相当な一部分があるキールの底の鉛は左舷に移り、反時計回りのトルクを出す。 これら二つのトルクで締め付けました
だから今私たちの質問に戻る: