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帆船的原理是什么!求权威回答
大多数人经常认为帆船是由风驱动的。其实风的力量是以两种形式作用在风帆上的,帆船运动最大的动力源就是所谓的伯努利效应。[1]
我们知道空气体快速流动时,前方阻挡它的物体会受到空气体的冲击,这种冲击产生的压力称为动压。当帆船如图1所示顺风行驶时,推动帆船前进的是空气体对船帆的动压。根据伯努利“流量增大,压力减小”的原理,当空气体向一个方向流动时,作用在侧面的力会相对减小。也就是气体流动。
帆船是如何航行的?顺风逆风时船帆的作用是什么?
风很好理解。当风从后面吹来时,船自然会向前行驶。逆风如下:
很难想象帆船如何逆风航行。水手们的确会告诉你,逆风航行是不可能的,帆船只有在风成锐角的情况下才能前进。然而,这个锐角非常小——大约只有直角的1/4,大约22°——而且似乎同样难以理解它是面向风还是处于22°的角度。
但其实这两种情况也不是没有区别。现在,我们来解释一下帆船如何在小角度逆风行驶。首先我们来看看风一般是如何作用在船帆上的,也就是风吹在船帆上的时候,推动船帆。你可能以为风总是把帆推向它,其实不然。无论风吹向哪里,总会有一个垂直于帆面的力推动船帆。让我们假设风向是图164中箭头所指的方向。AB线代表帆。因为风是均匀分布在整个帆面上的,所以我们可以用R来表示风压,风压作用在帆的中心。这个力分为两部分:垂直于帆面的力0和平行于帆面的力P(右图164)。力p推不动帆,因为风和帆的摩擦力太小。剩余的力q在垂直于帆表面的方向上推动帆。
逆风航行原理动画
逆风航行的原理是伯努利效应。
其实帆船最大的动力来源就是所谓的伯努利效应,即空气流通过类似机翼的弧面时,会产生一个向前向上的引力,因此帆船逆风以一定角度运动是可能的。然而在顺风航行,伯努利效应消失了,船只无法达到最大速度。
在正常的微风中,顺风航行的前进速度是最慢的,因为除了风力推力之外没有伯努利效应,而在强风中,由于风力推力集中在左舷或右舷,很容易转向另一侧。
逆风行驶的极限角度是顺风35度左右,但一般45度是极限,这和船的设计有很大关系。逆风驾驶的概念和侧风驾驶挺像的,但是逆风驾驶时侧向力大于侧风,向前力小于侧风,很难学。新手可以先练逆风,因为帆船会很明确的纠正你的错误(呵呵...
帆的作用原理介绍到此结束。感谢您花时间阅读本网站的内容。别忘了弄清楚船帆的用途和工作原理。
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