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帆船能逆风前进吗?

科普小知识2021-10-16 03:57:00
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很难想象帆船如何逆风行驶。水手们会告诉你逆风驾驶帆船是不可能的。帆船只能与风成锐角前进。然而,这个锐角非常小——只有大约1/4的直角和大约22度——无论是逆风还是22度角,它似乎同样难以理解。但事实上,这两种情况并不相同。现在让我们解释帆船是如何逆风以小角度顺风行驶的。首先,让我们看看风一般是如何作用在帆上的,也就是说,当风吹在帆上时,它推动帆。你可能会这么想,风总是把帆推向它,而不是这样。不管风吹向哪里,它总是产生一个垂直于帆面的力,推动帆。假设风向是图164中箭头所示的方向。线AB代表帆。因为风力均匀地分布在所有的帆上,我们可以用r来表示作用在帆中心的风的压力。将这个力分成两部分:垂直于帆面的力0和平行于帆面的力p(图164中的右侧)。力P不能推动帆,因为风和帆之间的摩擦力太小。剩余的力Q沿垂直于帆面的方向推动帆。

了解了这一点,我们就很容易理解为什么帆船能以与风成锐角的方式向前运送风。让我们用KK线(图165)来表示船的龙骨线。风以箭头所示的方向与这条线成锐角吹来。线AB代表帆面。我们把帆转到这样一个位置,帆面正好平分龙骨方向和风向之间的角度。现在看一下图165中的力的分解。风对帆的压力用力q来表示。我们知道这个力应该垂直于帆的表面。将这个力分成两个力:使力r垂直于龙骨线,力s沿着龙骨线指向前方。因为当船向力r的方向移动时,它会遇到来自水中的强大阻力(帆船的龙骨在水中很深),所以力r几乎完全抵消了。剩下的就是向前指向的力S推动着船,所以船以一定的角度顺风行驶,就像逆风行驶一样。这种运动通常呈之字形,如图166所示。水手们称这种航行方法为“抢劫流行船只”这项法律被称为“抢劫流行船只”