帆船为什么能够逆风航行
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帆船逆风而行所靠的最主要动力是吸力。根据空气动力学原理,流体速度增加,压力就会减低。空气要绕过向外弯曲的帆面,必须加快速度,于是压力减小,产生吸力,把船帆扯向一边。船帆背风一面因压力降低而产生的吸力相当大,可比迎风一面把帆推动的力量大1倍。风在帆两侧产生的吸力和推力,使船侧向行驶,但中插板阻止船侧向行驶,于是,风力分解为两个分力,一个分力推动帆船向前行驶,另一个分力则使船向背风一面倾侧,要由帆舵手在船的另一边探身出外,保持平衡。
在顺风行驶时,是风对帆的作用力推着帆船向前行进。如果航行的目的地在正对逆风的方向,船虽然前进了,但船头却偏离了航向。不用担心,只需要在前进的过程中不断地调整船身和船帆的方向,使帆船前进的路径成“之”字形就可以了。
帆船是利用风的推力前进的,因此一般人很难想象帆船能够逆风前进,然而有经验的水手告诉我们这是可以做到的,他们通常称之为“抢风行船”。
我们假定有风从帆船正前方逆向吹来,将帆面调整到风与船身夹角之间。此时风吹在帆上产生的作用力可以分解成两个相互垂直的分量,其中一个沿着帆面吹拂,对帆船几乎不产生任何影响,而另一个分量则垂直作用在帆面上。这个与帆面垂直的作用力可以进一步分解成两个相互垂直的分量,一个与船身垂直,这个力可以靠安装在船底的纵向挡水板来抵消,而沿船身方向的另一分量就能推动船前进。
这时,如果航行的目的地在正对逆风的方向,船虽然前进了,但船头却偏离了航向。不用担心,只需要在前进的过程中不断地调整船身和船帆的方向,使帆船前进的路径成“之”字形就可以了。
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