हवा के खिलाफ एक नौकायन जहाज की गति। सेलबोट हवा के खिलाफ कैसे पालते हैं? नौकायन में सच्ची और तेज हवाएं

हम इंटरैक्टिव लोकप्रिय विज्ञान ब्लॉग "मैं दो मिनट में समझाऊंगा" द्वारा तैयार किए गए प्रकाशनों की श्रृंखला जारी रखते हैं। ब्लॉग सरल और जटिल चीजों के बारे में बात करता है जो हमें हर दिन घेरते हैं और जब तक हम उनके बारे में नहीं सोचते तब तक कोई सवाल नहीं उठाते हैं। उदाहरण के लिए, वहां आप पता लगा सकते हैं कि डॉकिंग करते समय अंतरिक्ष यान कैसे चूकता नहीं है और आईएसएस से नहीं टकराता है।

1. हवा के खिलाफ सख्ती से नौकायन असंभव है। हालांकि, अगर हवा सामने चल रही है, लेकिन थोड़ा कोण पर है, तो नौका अच्छी तरह से चल सकती है। ऐसे मामलों में कहा जाता है कि जहाज तेज गति से चल रहा है।

2. पाल का जोर दो कारकों के कारण बनता है। सबसे पहले, हवा बस पाल पर दबाती है। दूसरे, अधिकांश आधुनिक नौकाओं पर स्थापित तिरछी पाल, जब हवा के साथ बहते हैं, एक हवाई जहाज के पंख की तरह काम करते हैं और "लिफ्ट" बनाते हैं, केवल इसे ऊपर की ओर निर्देशित नहीं किया जाता है, बल्कि आगे की ओर निर्देशित किया जाता है। वायुगतिकी के कारण, हवा अवतल पक्ष की तुलना में पाल के उत्तल पक्ष पर तेजी से चलती है, और पाल के बाहर का दबाव अंदर की तुलना में कम होता है।

3. पाल द्वारा उत्पन्न कुल बल कैनवास के लंबवत निर्देशित होता है। सदिश जोड़ नियम के अनुसार इसमें बहाव बल (लाल तीर) और प्रणोद बल (हरा तीर) में अंतर करना संभव है।

4. तेज पाठ्यक्रमों पर, बहाव बल महान है, लेकिन यह पतवार, कील और पतवार के आकार का विरोध करता है: पानी के प्रतिरोध के कारण नौका बग़ल में नहीं जा सकती। लेकिन आगे यह स्वेच्छा से एक छोटे से कर्षण बल के साथ भी स्लाइड करता है।

5. हवा के खिलाफ सख्ती से जाने के लिए, नौका टकराती है: यह एक या दूसरी तरफ हवा में बदल जाती है, खंडों में आगे बढ़ती है - टैक। टैक कितने समय का होना चाहिए और हवा के किस कोण पर जाना चाहिए - कप्तान रणनीति के महत्वपूर्ण प्रश्न।

6. हवा के सापेक्ष पोत के पांच मुख्य पाठ्यक्रम हैं। पीटर I के लिए धन्यवाद, डच समुद्री शब्दावली ने रूस में जड़ें जमा लीं।

7. लेवेंटिकहवा सीधे जहाज के धनुष में बह रही है। आप इस तरह के रास्ते पर नहीं जा सकते, लेकिन नौका को रोकने के लिए हवा की ओर रुख किया जाता है।

8. टेलविंड－ वही तेज पाठ्यक्रम। जब आप पास-पास होते हैं, तो आपके चेहरे पर हवा चलती है, तो ऐसा लगता है कि नौका बहुत तेज गति विकसित कर रही है। वास्तव में, यह भावना भ्रामक है।

9. गल्फविंडहवा यात्रा की दिशा के लंबवत बह रही है।

10. बैकस्टेहवा स्टर्न से और बगल से चलती है। यह सबसे तेज कोर्स है। तेज बैकस्टे रेसिंग नौकाएं पाल की लिफ्ट के कारण हवा की गति से अधिक गति में तेजी लाने में सक्षम हैं।

11. देनावही टेलविंड जो स्टर्न से बह रही है। उम्मीदों के विपरीत, सबसे तेज़ कोर्स नहीं: यहां पाल की लिफ्ट का उपयोग नहीं किया जाता है, और सैद्धांतिक गति सीमा हवा की गति से अधिक नहीं होती है। एक अनुभवी कप्तान अदृश्य वायु धाराओं की भविष्यवाणी उसी तरह कर सकता है जैसे एक हवाई जहाज का पायलट अपड्राफ्ट और डॉवंड्राफ्ट की भविष्यवाणी कर सकता है।

आप "दो मिनट समझाया" ब्लॉग पर आरेख का एक इंटरैक्टिव संस्करण देख सकते हैं।

यह कल्पना करना कठिन है कि नौकायन जहाज "हवा के खिलाफ" कैसे जा सकते हैं - या, नाविकों के शब्दों में, "ढोया" जा सकता है। सच है, एक नाविक आपको बताएगा कि आप सीधे हवा में नहीं जा सकते, लेकिन आप केवल हवा की दिशा में एक तीव्र कोण पर जा सकते हैं। लेकिन यह कोण छोटा है - समकोण का लगभग एक चौथाई - और ऐसा लगता है, शायद, समान रूप से समझ से बाहर: चाहे सीधे हवा के खिलाफ या 22 ° के कोण पर जाना हो।

वास्तव में, हालांकि, यह उदासीन नहीं है, और अब हम बताएंगे कि हवा के बल से एक मामूली कोण पर इसकी ओर बढ़ना कैसे संभव है। आइए पहले विचार करें कि हवा सामान्य रूप से पाल पर कैसे कार्य करती है, अर्थात जब वह पाल पर चलती है तो वह उसे धक्का देती है। आप शायद सोचते हैं कि हवा हमेशा पाल को उसी दिशा में धकेलती है जिस दिशा में वह बह रही है। लेकिन ऐसा नहीं है: हवा जहां भी चलती है, वह पाल को पाल के तल पर लंबवत धकेल देती है। वास्तव में: हवा को नीचे की आकृति में तीरों द्वारा इंगित दिशा में बहने दें; रेखा अबमतलब पाल।

चूंकि हवा पाल की पूरी सतह पर समान रूप से धकेलती है, हम हवा के दबाव को पाल के बीच में लागू बल R से बदल देते हैं। आइए इस बल को दो भागों में विघटित करें: बल क्यू, पाल के लंबवत, और बल P ने इसके साथ निर्देशित किया (ऊपर की आकृति को दाईं ओर देखें)। आखिरी बल पाल को कहीं नहीं धकेलता, क्योंकि कैनवास पर हवा का घर्षण नगण्य होता है। शक्ति बनी हुई है क्यू, जो पाल को समकोण पर धकेलता है।

यह जानकर, हम आसानी से समझ सकते हैं कि एक नौकायन जहाज हवा में एक तीव्र कोण पर कैसे जा सकता है। चलो लाइन क्यूसीपोत की उलटना रेखा को दर्शाता है।

हवा इस रेखा पर एक तीव्र कोण पर तीरों की पंक्ति द्वारा इंगित दिशा में चलती है। रेखा अबएक पाल दर्शाता है; इसे इस तरह रखा गया है कि इसका तल उलटना की दिशा और हवा की दिशा के बीच के कोण को समद्विभाजित करता है। बलों के वितरण के लिए आरेख का अनुसरण करें। हम बल द्वारा पाल पर हवा के दबाव को दर्शाते हैं क्यू, जिसे हम जानते हैं कि पाल के लंबवत होना चाहिए। आइए हम इस बल को दो भागों में विघटित करें: बल आर, उलटना के लंबवत, और बल एसजहाज की उलटना लाइन के साथ आगे की ओर इशारा करते हुए। दिशा में पोत की गति के बाद से आरमजबूत जल प्रतिरोध को पूरा करता है (उलटना सेलिंग शिपबहुत गहरा हो जाता है), फिर बल आरपानी प्रतिरोध द्वारा लगभग पूरी तरह से संतुलित। केवल शक्ति शेष है एस, जैसा कि आप देख सकते हैं, आगे की ओर निर्देशित है और इसलिए, जहाज को एक कोण पर ले जाता है, जैसे कि हवा की ओर। [यह साबित किया जा सकता है कि ताकत एससबसे बड़ा मान तब प्राप्त होता है जब पाल का तल उलटना और हवा की दिशाओं के बीच के कोण को समद्विभाजित करता है।]आमतौर पर यह आंदोलन ज़िगज़ैग में किया जाता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। नाविकों की भाषा में जहाज के इस तरह के आंदोलन को शब्द के संकीर्ण अर्थ में "टैकिंग" कहा जाता है।

पवन चालन बल

एक विमान विंग द्वारा लिफ्ट के गठन को प्रभावित करने वाले विभिन्न कारकों के बारे में नासा की वेबसाइट पर बहुत ही रोचक सामग्री प्रकाशित की गई है। इंटरएक्टिव ग्राफिकल मॉडल भी हैं जो प्रदर्शित करते हैं कि प्रवाह विक्षेपण के कारण एक सममित विंग द्वारा लिफ्ट भी उत्पन्न की जा सकती है।

पाल, वायु प्रवाह के कोण पर होने के कारण इसे विक्षेपित करता है (चित्र 1d)। "ऊपरी" के माध्यम से, पाल के ली पक्ष के माध्यम से, हवा का प्रवाह एक लंबा रास्ता तय करता है और प्रवाह की निरंतरता के सिद्धांत के अनुसार, हवा की ओर, "निचले" पक्ष की तुलना में तेजी से चलता है। परिणाम हवा की ओर की तुलना में पाल के ली पक्ष पर कम दबाव है।

जब जाइबिंग, पाल हवा की दिशा के लंबवत सेट के साथ, हवा की तरफ दबाव बढ़ता है, ली की तरफ दबाव में कमी से अधिक होता है, दूसरे शब्दों में, हवा नौका को खींचने से ज्यादा धक्का देती है। जैसे ही नाव हवा में तेज होती है, यह अनुपात बदल जाएगा। इस प्रकार, यदि हवा नाव के पाठ्यक्रम के लंबवत बह रही है, तो हवा की ओर जाने के लिए पाल के दबाव में वृद्धि से गति पर दबाव में कमी की तुलना में गति पर कम प्रभाव पड़ता है। दूसरे शब्दों में, पाल नौका को जितना धक्का देता है उससे अधिक खींचती है।

नौका की गति इस तथ्य के कारण होती है कि हवा पाल के साथ संपर्क करती है। इस बातचीत का विश्लेषण कई शुरुआती लोगों के लिए अप्रत्याशित परिणाम देता है। यह पता चला है कि अधिकतम गति प्राप्त की जाती है, बिल्कुल नहीं जब हवा बिल्कुल पीछे चलती है, लेकिन "टेलविंड" की इच्छा पूरी तरह से अप्रत्याशित अर्थ रखती है।

पाल और कील दोनों, क्रमशः हवा या पानी के प्रवाह के साथ बातचीत करते समय, एक भारोत्तोलन बल बनाते हैं, इसलिए, अपने काम को अनुकूलित करने के लिए, पंख के सिद्धांत को लागू किया जा सकता है।

पवन चालन बल

वायु प्रवाह में गतिज ऊर्जा होती है और, पाल के साथ बातचीत करते हुए, नौका को स्थानांतरित करने में सक्षम होती है। एक वायुयान की पाल और पंख दोनों के कार्य का वर्णन बर्नौली के नियम द्वारा किया गया है, जिसके अनुसार प्रवाह वेग में वृद्धि से दाब में कमी आती है। हवा में चलते समय, पंख प्रवाह को अलग करता है। इसका एक हिस्सा ऊपर से विंग को बायपास करता है, नीचे से एक हिस्सा। एक एयरक्राफ्ट विंग को डिज़ाइन किया गया है ताकि विंग के शीर्ष पर एयरफ्लो विंग के नीचे के एयरफ्लो की तुलना में तेजी से आगे बढ़े। इसका परिणाम यह होता है कि पंख के ऊपर का दबाव नीचे की तुलना में बहुत कम होता है। दबाव अंतर पंख की लिफ्ट बल (छवि 1 ए) है। जटिल आकार के कारण, पंख प्रवाह के माध्यम से कटने पर भी लिफ्ट उत्पन्न करने में सक्षम होता है, जो पंख के विमान के समानांतर चलता है।

पाल नौका को तभी आगे बढ़ा सकता है जब वह प्रवाह के एक निश्चित कोण पर हो और उसे विक्षेपित करे। यह प्रश्न बना रहता है कि भारोत्तोलन बल का कौन सा भाग बर्नौली प्रभाव से जुड़ा है, और कौन सा प्रवाह विक्षेपण का परिणाम है। पंख के शास्त्रीय सिद्धांत के अनुसार, लिफ्ट बल पूरी तरह से असममित पंख के ऊपर और नीचे प्रवाह गति में अंतर के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है। इसी समय, यह सर्वविदित है कि एक सममित पंख भी लिफ्ट बनाने में सक्षम है यदि इसे प्रवाह के एक निश्चित कोण पर स्थापित किया गया है (चित्र 1 बी)। दोनों ही मामलों में, पंख के अग्र और पश्च बिंदुओं को जोड़ने वाली रेखा और वायु प्रवाह की दिशा के बीच के कोण को हमले का कोण कहा जाता है।

हमले के कोण के साथ लिफ्ट बल बढ़ता है, हालांकि, यह निर्भरता केवल इस कोण के छोटे मूल्यों के लिए काम करती है। जैसे ही हमले का कोण एक निश्चित महत्वपूर्ण स्तर से अधिक हो जाता है और प्रवाह स्टाल होता है, पंख की ऊपरी सतह पर कई भंवर बनते हैं, और लिफ्ट बल तेजी से कम हो जाता है (चित्र 1 सी)।

नाविक जानते हैं कि जीब सबसे तेज़ कोर्स नहीं है। यदि समान बल की हवा मार्ग से 90 डिग्री के कोण पर चल रही है, तो नाव बहुत तेज गति से चल रही है। एक जिब पर, जिस बल के साथ हवा पाल के खिलाफ धक्का देती है वह नौका की गति पर निर्भर करती है। अधिकतम बल के साथ, हवा स्थिर खड़ी नौका की पाल पर दबाव डालती है (चित्र 2क)। जैसे-जैसे गति बढ़ती है, पाल पर दबाव कम हो जाता है और जब नौका अपनी अधिकतम गति (छवि 2 बी) तक पहुंच जाती है तो न्यूनतम हो जाती है। एक जिब पर अधिकतम गति हमेशा हवा की गति से कम होती है। इसके कई कारण हैं: सबसे पहले, घर्षण, किसी भी आंदोलन में, कुछ ऊर्जा गति को बाधित करने वाली विभिन्न शक्तियों पर काबू पाने में खर्च होती है। लेकिन मुख्य बात यह है कि जिस बल से हवा पाल पर दबाती है वह स्पष्ट हवा की गति के वर्ग के समानुपाती होती है, और जिब पर स्पष्ट हवा की गति वास्तविक हवा की गति और गति के बीच के अंतर के बराबर होती है। नौका की।

गल्फविंड कोर्स पर (हवा से 90º पर), नौकायन याच हवा की तुलना में तेजी से आगे बढ़ने में सक्षम हैं। इस लेख के ढांचे के भीतर, हम पताका हवा की विशेषताओं पर चर्चा नहीं करेंगे, हम केवल यह ध्यान देंगे कि गल्फविंड कोर्स पर, जिस बल के साथ हवा पाल पर दबाव डालती है वह कुछ हद तक नौका की गति पर निर्भर करती है ( अंजीर। 2c)।

गति में वृद्धि को रोकने वाला मुख्य कारक घर्षण है। इसलिए, छोटे ड्रैग वाले सेलबोट हवा की तुलना में बहुत तेज गति तक पहुंच सकते हैं, लेकिन एक गीब पर नहीं। उदाहरण के लिए, एक बुअर, इस तथ्य के कारण कि स्केट्स में नगण्य पर्ची प्रतिरोध है, 50 किमी / घंटा या उससे भी कम की हवा की गति के साथ 150 किमी / घंटा की गति तक तेज हो सकता है।

सेलिंग की भौतिकी की व्याख्या: एक परिचय

आईएसबीएन 1574091700, 9781574091700

मुझे लगता है कि हम में से कई लोग किसी तरह के पानी के नीचे के वाहन पर समुद्र के रसातल में गोता लगाने का मौका लेंगे, लेकिन फिर भी, ज्यादातर लोग पसंद करेंगे क्रूजएक नाव पर। जब कोई विमान या रेलगाड़ी नहीं थी, तो केवल नावें थीं। उनके बिना, दुनिया एक जैसी नहीं थी।

सीधी पाल वाली सेलबोट यूरोपीय लोगों को अमेरिका ले आई। उनके स्थिर डेक और विशाल धारण नई दुनिया के निर्माण के लिए पुरुषों और आपूर्ति लाए। लेकिन इन प्राचीन जहाजों की भी अपनी सीमाएँ थीं। वे धीरे-धीरे और लगभग एक ही दिशा में नीचे की ओर बढ़ रहे थे। उसके बाद से काफी बदल गया है। आज, हवा और लहरों के बल को नियंत्रित करने के लिए पूरी तरह से अलग सिद्धांतों का उपयोग किया जाता है। इसलिए यदि आप आधुनिक सवारी करना चाहते हैं, तो आपको भौतिकी सीखनी होगी।

आधुनिक नौकायन केवल हवा के साथ नहीं चल रहा है, यह कुछ ऐसा है जो पाल को प्रभावित करता है और इसे पंख की तरह उड़ता है। और इस अदृश्य "कुछ" को भारोत्तोलन बल कहा जाता है, जिसे वैज्ञानिक पार्श्व बल कहते हैं।

एक चौकस प्रेक्षक यह नोटिस करने में असफल नहीं हो सकता है कि हवा चाहे किसी भी तरह से चलती हो, एक नौकायन नौका हमेशा चलती है जहां कप्तान की जरूरत होती है - तब भी जब हवा हेडविंड हो। जिद और आज्ञाकारिता के ऐसे अद्भुत संयोजन का रहस्य क्या है।

बहुतों को यह भी पता नहीं है कि एक पाल एक पंख है, और एक पंख और एक पाल के संचालन का सिद्धांत समान है। यह भारोत्तोलन बल पर आधारित है, केवल अगर विमान के पंख की उठाने वाली शक्ति, एक हेडविंड का उपयोग करके, विमान को ऊपर की ओर धकेलती है, तो एक लंबवत स्थित पाल सेलबोट को आगे की ओर निर्देशित करता है। इसे वैज्ञानिक दृष्टिकोण से समझाने के लिए, मूल बातों पर वापस जाना आवश्यक है - एक पाल कैसे काम करता है।

नकली प्रक्रिया को देखें, जिससे पता चलता है कि पाल के तल पर हवा कैसे कार्य करती है। यहां आप देख सकते हैं कि मॉडल के नीचे हवा की धाराएं, जिनमें अधिक वक्रता है, इसके चारों ओर जाने के लिए झुकती हैं। इस मामले में, प्रवाह को थोड़ा तेज करना होगा। नतीजतन, कम दबाव का क्षेत्र उत्पन्न होता है - यह लिफ्ट उत्पन्न करता है। नीचे की ओर कम दबाव पाल को नीचे खींचता है।

दूसरे शब्दों में, उच्च दाब क्षेत्र पाल पर दबाव डालकर निम्न दाब क्षेत्र की ओर बढ़ने का प्रयास कर रहा है। दबाव में अंतर होता है, जो लिफ्ट उत्पन्न करता है। पाल के आकार के कारण, भीतरी हवा की ओर, हवा की गति अनुमापन की ओर की तुलना में कम है। बाहर की तरफ, एक वैक्यूम बनता है। हवा को सचमुच पाल में चूसा जाता है, जो नौकायन नौका को आगे की ओर धकेलती है।

वास्तव में, यह सिद्धांत समझने में काफी सरल है, बस किसी भी नौकायन पोत को देखें। यहां चाल यह है कि पाल, चाहे वह कैसे भी स्थित हो, पवन ऊर्जा को पोत तक पहुंचाता है, और यहां तक ​​​​कि अगर नेत्रहीन ऐसा लगता है कि पाल को नौका को धीमा करना चाहिए, तो बलों के आवेदन का केंद्र धनुष के करीब है सेलबोट, और पवन बल अनुवादकीय गति प्रदान करता है।

लेकिन यह सिद्धांत है, लेकिन व्यवहार में सब कुछ थोड़ा अलग है। वास्तव में, एक नौकायन नौका हवा के खिलाफ नहीं जा सकती - यह एक निश्चित कोण पर चलती है, तथाकथित टैक।

बलों के संतुलन के कारण सेलबोट चलती है। पाल पंखों की तरह काम करते हैं। उनके द्वारा उत्पादित अधिकांश लिफ्ट को किनारे की ओर निर्देशित किया जाता है, और केवल एक छोटी राशि को आगे की ओर निर्देशित किया जाता है। हालांकि, रहस्य तथाकथित "अदृश्य" पाल में इस अद्भुत घटना में है, जो नौका के नीचे स्थित है। यह एक उलटना या समुद्री भाषा में - एक सेंटरबोर्ड है। सेंटरबोर्ड की लिफ्ट भी लिफ्ट का उत्पादन करती है, जिसे मुख्य रूप से साइड में भी निर्देशित किया जाता है। उलटना रोल और पाल पर अभिनय करने वाले विपरीत बल का विरोध करता है।

भारोत्तोलन बल के अलावा, एक रोल भी है - एक ऐसी घटना जो आगे बढ़ने के लिए हानिकारक है और जहाज के चालक दल के लिए खतरनाक है। लेकिन उसके लिए, कठोर भौतिक कानूनों के लिए एक जीवित असंतुलन के रूप में सेवा करने के लिए नौका पर एक टीम है।

एक आधुनिक सेलबोट में, सेलबोट को आगे बढ़ाने के लिए कील और पाल दोनों मिलकर काम करते हैं। लेकिन जैसा कि कोई भी नौसिखिए नाविक पुष्टि करेगा, व्यवहार में सब कुछ सिद्धांत की तुलना में बहुत अधिक जटिल है। एक अनुभवी नाविक जानता है कि पाल के ऊँट में थोड़ा सा परिवर्तन अधिक लिफ्ट प्राप्त करना और उसकी दिशा को नियंत्रित करना संभव बनाता है। पाल के धनुष को बदलकर, एक कुशल नाविक उस क्षेत्र के आकार और स्थान को नियंत्रित करता है जो लिफ्ट का उत्पादन करता है। एक गहरा आगे मोड़ एक बड़ा दबाव क्षेत्र बना सकता है, लेकिन अगर मोड़ बहुत बड़ा है या अग्रणी किनारा बहुत अधिक है, तो हवा के अणु अब मोड़ का पालन नहीं करेंगे। दूसरे शब्दों में, यदि वस्तु में नुकीले कोने हैं, तो प्रवाह के कण मुड़ नहीं सकते हैं - गति का आवेग बहुत मजबूत है, इस घटना को "पृथक प्रवाह" कहा जाता है। इस प्रभाव का परिणाम यह है कि पाल हवा को खोते हुए "धो" जाएगा।

और यहाँ कुछ और हैं व्यावहारिक सलाहपवन ऊर्जा का उपयोग। हवा में इष्टतम शीर्षक (करीब दौड़ दौड़)। नाविक इसे "हवा के विरुद्ध जाना" कहते हैं। स्पष्ट हवा, जिसकी गति 17 समुद्री मील है, वास्तविक हवा की तुलना में काफी तेज है, जो एक लहर प्रणाली बनाती है। उनकी दिशाओं में अंतर 12° है। स्पष्ट हवा का मार्ग 33° है, सच्ची हवा के लिए - 45°।

हवाएँ जो दक्षिणी भाग में हैं प्रशांत महासागरपश्चिम दिशा में बहना। इसलिए हमारे यात्रा कार्यक्रम को इस तरह से डिजाइन किया गया था कि नौकायन नौका"जूलियट" पूर्व से पश्चिम की ओर चलती है, अर्थात हवा पीछे की ओर चलती है।

हालाँकि, यदि आप हमारे मार्ग को देखते हैं, तो आप देखेंगे कि अक्सर, उदाहरण के लिए, समोआ से टोकेलाऊ तक दक्षिण से उत्तर की ओर बढ़ते समय, हमें हवा के लंबवत चलना पड़ता था। और कभी-कभी हवा की दिशा पूरी तरह से बदल जाती थी और आपको हवा के विपरीत जाना पड़ता था।

जूलियट का मार्ग

इस मामले में क्या करें?

नौकायन जहाज लंबे समय से हवा के खिलाफ जाने में सक्षम हैं। क्लासिक याकोव पेरेलमैन ने इस बारे में लंबे समय तक अच्छी तरह से और मनोरंजक भौतिकी श्रृंखला से अपनी दूसरी पुस्तक में लिखा था। यह अंश मैं यहाँ चित्रों के साथ शब्दशः उद्धृत कर रहा हूँ।

"हवा के खिलाफ नौकायन

यह कल्पना करना कठिन है कि नौकायन जहाज "हवा के खिलाफ" कैसे जा सकते हैं - या, नाविकों के शब्दों में, "ढोया" जा सकता है। सच है, एक नाविक आपको बताएगा कि आप सीधे हवा में नहीं जा सकते, लेकिन आप केवल हवा की दिशा में एक तीव्र कोण पर जा सकते हैं। लेकिन यह कोण छोटा है - समकोण का लगभग एक चौथाई - और ऐसा लगता है, शायद, समान रूप से समझ से बाहर: चाहे सीधे हवा के खिलाफ या 22 ° के कोण पर जाना हो।

वास्तव में, हालांकि, यह उदासीन नहीं है, और अब हम बताएंगे कि हवा के बल से एक मामूली कोण पर इसकी ओर बढ़ना कैसे संभव है। आइए पहले विचार करें कि हवा सामान्य रूप से पाल पर कैसे कार्य करती है, अर्थात जब वह पाल पर चलती है तो वह उसे धक्का देती है। आप शायद सोचते हैं कि हवा हमेशा पाल को उसी दिशा में धकेलती है जिस दिशा में वह बह रही है। लेकिन ऐसा नहीं है: हवा जहां भी चलती है, वह पाल को पाल के तल पर लंबवत धकेल देती है। वास्तव में: हवा को नीचे की आकृति में तीरों द्वारा इंगित दिशा में बहने दें; रेखा AB पाल का प्रतिनिधित्व करती है।

हवा हमेशा पाल को उसके तल पर समकोण पर धकेलती है।

चूंकि हवा पाल की पूरी सतह पर समान रूप से धकेलती है, हम हवा के दबाव को पाल के बीच में लागू बल R से बदल देते हैं। हम इस बल को दो में विभाजित करते हैं: बल Q, पाल के लंबवत, और बल P, इसके साथ निर्देशित (ऊपर की आकृति को दाईं ओर देखें)। आखिरी बल पाल को कहीं नहीं धकेलता, क्योंकि कैनवास पर हवा का घर्षण नगण्य होता है। एक बल Q रहता है जो पाल को समकोण पर धकेलता है।

यह जानकर, हम आसानी से समझ सकते हैं कि एक नौकायन जहाज हवा में एक तीव्र कोण पर कैसे जा सकता है। बता दें कि KK रेखा बर्तन की उलटना रेखा का प्रतिनिधित्व करती है।

आप हवा के खिलाफ कैसे चल सकते हैं।

हवा इस रेखा पर एक तीव्र कोण पर तीरों की पंक्ति द्वारा इंगित दिशा में चलती है। रेखा AB पाल का प्रतिनिधित्व करती है; इसे इस तरह रखा गया है कि इसका तल उलटना की दिशा और हवा की दिशा के बीच के कोण को समद्विभाजित करता है। बलों के वितरण के लिए आरेख का अनुसरण करें। हम बल Q द्वारा पाल पर हवा के दबाव का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिसे हम जानते हैं, पाल के लंबवत होना चाहिए। हम इस बल को दो भागों में विघटित करते हैं: बल R, उलटना के लंबवत, और बल S, जहाज की उलटना रेखा के साथ आगे की ओर निर्देशित होता है। चूंकि आर दिशा में पोत की गति मजबूत जल प्रतिरोध का सामना करती है (नौकायन जहाजों में उलटना बहुत गहरा है), बल आर पानी प्रतिरोध द्वारा लगभग पूरी तरह से संतुलित है। केवल बल S रहता है, जो जैसा कि आप देखते हैं, आगे की ओर निर्देशित होता है और इसलिए, जहाज को एक कोण पर ले जाता है, जैसे कि हवा की ओर। [यह दिखाया जा सकता है कि बल S सबसे बड़ा होता है जब पाल का तल कील और हवा की दिशाओं के बीच के कोण को समद्विभाजित करता है।] आमतौर पर यह आंदोलन ज़िगज़ैग में किया जाता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। नाविकों की भाषा में जहाज के इस तरह के आंदोलन को शब्द के संकीर्ण अर्थ में "टैकिंग" कहा जाता है।

आइए अब नाव के मार्ग के सापेक्ष हवा की सभी संभावित दिशाओं पर विचार करें।

हवा के सापेक्ष जहाज के पाठ्यक्रमों का एक आरेख, यानी हवा की दिशा और वेक्टर से स्टर्न से धनुष (कोर्स) के बीच का कोण।

जब हवा चेहरे (सिर की हवा) में चलती है, तो पाल अगल-बगल लटक जाता है और पाल के साथ चलना असंभव है। बेशक, आप हमेशा पाल कम कर सकते हैं और इंजन चालू कर सकते हैं, लेकिन यह अब नौकायन के लिए प्रासंगिक नहीं है।

जब हवा बिल्कुल पीछे (जीब, टेलविंड) पर चलती है, तो बिखरे हुए हवा के अणु एक तरफ से पाल पर दबाव डालते हैं और नाव चलती है। इस मामले में, जहाज केवल हवा की गति से धीमी गति से आगे बढ़ सकता है। हवा में साइकिल चलाने की सादृश्यता यहां काम करती है - हवा पीछे चलती है और पेडल करना आसान होता है।

हवा के खिलाफ चलते समय (ढोया जाता है), पाल पीछे से पाल पर हवा के अणुओं के दबाव के कारण नहीं चलता है, जैसा कि एक जिब के मामले में होता है, बल्कि उठाने वाले बल के कारण होता है जो दोनों पर अलग-अलग हवा की गति के कारण बनता है। पाल के किनारे। उसी समय, उलटना के कारण, नाव नाव के पाठ्यक्रम के लंबवत दिशा में नहीं चलती है, बल्कि केवल आगे की ओर चलती है। यही है, इस मामले में पाल एक छाता नहीं है, जैसा कि एक बैडविंड के मामले में होता है, बल्कि एक हवाई जहाज का पंख होता है।

हमारे मार्ग के दौरान, हम ज्यादातर 15 समुद्री मील की हवा की गति के साथ 7-8 समुद्री मील की औसत गति से बैकस्टे और गल्फविंड के साथ रवाना हुए। कभी-कभी हम हवा के खिलाफ जाते थे, आधी हवा और करीब-करीब। और जब हवा थम गई, तो उन्होंने इंजन चालू कर दिया।

सामान्य तौर पर, हवा के खिलाफ जाने वाली पाल वाली नाव कोई चमत्कार नहीं है, बल्कि एक वास्तविकता है।

सबसे दिलचस्प बात यह है कि नावें न केवल हवा के खिलाफ जा सकती हैं, बल्कि हवा से भी तेज चल सकती हैं। यह तब होता है जब नाव अपनी हवा बनाते हुए पीछे की ओर जाती है।