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帆船为什么能够“逆风”航行?

发布时间:2019-05-31 17:37 来源:未知 编辑:admin

  ]风帆顺风航行并不克不及获得最快的速度。顶风航行时获得静压力,速度反倒更快。

  腾讯科学讯(乔辉)风帆角逐是一项既都雅,又具有挑战性的项目,用浮标在海面围出一块多边形水域,参赛风帆绕标航行,海面的风力、风向复杂多变,这就要求选手们“见机行事”,拿出各自的看家本事、驱逐挑战。

  俗话说,“门外汉看热闹,内行人看门道”,一般人认为,风帆是被风推着跑的,顺风航行能让船获得最快的速度。现实果真如斯吗?其实,风帆完全顺风反而不克不及获得最佳速度。这是什么缘由呢?让我们从空气动力学来阐发一下吧。

  现实上,空气感化于帆的力有两种形式:一种是动压力,即当空气流动的时候,对盖住去路的物体能发生冲击力。风帆顺风行驶时,就是靠空气的动压力鞭策前进的,这一点很是容易理解。另一种是静压力:当船帆的两侧空气流速分歧的时候,就会发生压强差。为什么呢?

  这要操纵到流体力学中的“伯努利道理”。该道理揭示,气体流动速度越大的处所,静压力越小;流速愈小的处所,静压力愈大(例如用纸折一个小纸桥,往桥洞里吹气,桥面下弯,而不是上鼓)。如许气体流速小的一侧对流速大的一侧发生一个侧向的压力,这个力就是静压力。当风帆顶风航行时,恰是在这个静压力的鞭策下前进的。

  船帆之所以可以或许发生静压力,是由于帆具有像机翼一样的弧形。因为机翼和帆的两侧外形分歧,当气流流过机翼或帆时,机翼的上面和帆的凸起一侧的气流流速要快,另一侧气流流速慢。流速慢处的压强比流速快处的压强大,恰是这个压强差使机翼发生了向上的升力,也使风帆获得了向前的动力。

  当连结船头与海风的标的目的呈30-40度角时,鞭策效率最高。在2000年8月,法国人设想的“Hydroptere”号风帆在风速只要15节的环境下,速度却达到了35节(略低于70公里时速)。这一点是不长短常反直觉?但这就是客观现实。

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