Sailing close to the wind uses the shape of the sails to generate lift. Para fluir em torno das velas, o vento tem que desviar na direção, como mostrado pelas setas para velocidade inicial vi e velocidade final vf, que são dadas em relação ao barco. A mudança de velocidade dv é na direção mostrada. A aceleração aa do ar é dv / dt, de modo que a força Fa que as velas exercem sobre o ar está na mesma direção. (Newton’s first and second laws: F = ma.) A força Fw que o vento exerce sobre as velas está na direção oposta., (Há também um efeito Bernoulli, que contribui de forma secundária.)
Note que em nenhum lugar neste argumento nós precisamos dizer que o vento era mais rápido do que o barco.
Agora esta força é principalmente lateral no barco, e fica cada vez mais lateral à medida que você se aproxima do vento. No entanto, parte da força é para a frente: a direcção que queremos seguir. Entao…porque é que o barco não anda de lado?Bem, faz um pouco, mas quando faz, a quilha, uma grande área quase plana sob o barco, tem que empurrar um monte de água para os lados., A água resiste a isto, e exerce a força lateral Fk na quilha.
isto anula o componente lateral de Fw. Quanto ao componente para a frente: acelera o barco até que a força de arrasto Fd segurando-o seja grande o suficiente para que
- Fw = – {Fk + Fd}.assim, um barco pode navegar perto do vento: Normalmente 45° para o vento verdadeiro, embora muitos barcos de alto desempenho ir mais perto do que isso. E parece mais perto do que 45°, como veremos em diagramas abaixo., uma pequena digressão: os componentes laterais do vento e da água no barco fazem com que o salto do barco (inclinação) se afaste do vento, como é mostrado no diagrama abaixo. Estes dois componentes horizontais têm o mesmo tamanho mas direção oposta: como forças cancelam, mas eles fazem um torque tendendo a rodar o barco no Sentido DOS ponteiros do relógio. Isto é cancelado por outro par de forças. A flutuabilidade e o peso também são iguais e opostos, e eles fazem um torque na direção oposta., Como os saltos do barco a estibordo, o chumbo na parte inferior da quilha, que tem uma fração substancial do peso, se move para bombordo e exerce um torque anti-horário. Estes dois torques cancelaram.
Então agora, de volta à nossa pergunta: