Como o Ice Sailing ir mais rápido que a velocidade do vento?

Como é que um Sail funciona?

Quando você vê um veleiro (ou barco de gelo, neste caso), você pode supor que o navio utiliza arrasto como sua principal fonte de propulsão - que as vela "captura" o vento e transfere o impulso de trilhões de moléculas de ar no mastro, puxando o barco para a frente. Enquanto o vento soprando ("verdadeiro vento") inicialmente ajuda a embarcação entrar em movimento, a maior parte da força de propulsão (ou impulso) aproveitada vem do ar na parte frontal da vela. Basicamente, uma vela projetado corretamente age mais como uma asa de avião inflável.

Conhecida tecnicamente como um "aerofólio", uma vela full-blown (ou ala) tem uma forma especial que muda drasticamente as velocidades em que o ar se move em torno de um dos seus lados. À medida que o vento empurra o recipiente sobre o gelo, a vela passa através do ar parado. Em vez de ser empurrado para a frente pela parte frontal da vela, as moléculas de ar simplesmente fluir em torno dele. Devido à forma da vela, as moléculas que passam através da parte da frente tem mais distância linear de viajar do que aqueles que passa ao longo do lado oposto. Para cobrir essa distância maior no mesmo período de tempo, as moléculas de ar dianteiras devem viajar a uma velocidade maior do que os outros.

Os fluxos de ar mais rápido, a sua pressão mais baixa. Através do aumento da velocidade do fluxo de ar na parte da frente, a vela diminui a pressão do ar, bem. Como resultado, a mais lenta, de maior pressão de ar que passa por trás da vela "empurra" contra o ar rápido, de baixa pressão na frente. Esta força empurrando é o mesmo tipo que levanta aviões no céu contra a força da gravidade, empurra embarcações à vela para a frente sobre a água e envia barcos de gelo em alta velocidade sobre o gelo.

Velocidade real do vento contra diferenças de pressão

Barcos de gelo devem a sua alta velocidade de mais de vento que se aproxima e "aparente" (a resistência do vento causado por viajar através do ar) do que para o vento em suas costas. O papel do vento verdadeiro (a atmosférica, o vento soprando) é manter a vela full-blown para que ele mantém a sua forma de aerofólio.

A maioria da força aproveitada pela vela depende da diferença da pressão do vento entre a superfície da frente e de trás. Esta diferença de pressão é maior, quando a vela está mais próximo da forma ideal de aerofólio. Dois fatores efetuar essa forma verdadeira velocidade do vento e resistência arrastar / vento. Quando a vela enche primeiro, o barco está estacionário, e a velocidade do vento resulta é zero. Sem arrasto ou resistência ao vento, a vela facilmente preenche a forma de aerofólio (cortesia do vento verdadeiro).

Uma vez que o recipiente fica em movimento a uma velocidade boa, a resistência do ar é muito mais elevado. Além de atuar contra a vela como o arrasto, o vento aparente pode deformar o aerofólio se o verdadeiro vento de repente acabar.

Assim, Bob Dill da Internacional DN Ice Yacht Corrida Association constatou que a proporção de velocidade da embarcação a velocidade real do vento em barcos de gelo é realmente superior a velocidades de vento de 5 milhas por hora (entre 4-1 e 5-1) e menor no ventos de 32 milhas por hora (2-1).

Por que são barcos de gelo mais rápido do que Waterbound Boats?

Enquanto as velas dos barcos de gelo e embarcações estão sujeitas às mesmas forças e forças contrárias, barcos de gelo podem se mover mais rápido, porque eles não têm de lidar com a força de arrasto da água contra o casco (como navios de fazer). Em vez disso, os barcos de gelo em contato com a superfície do gelo em três lâminas de metal longos conhecidos como corredores. Devido a este contato sólido-to-sólido, barcos de gelo perder força ao atrito. No entanto, o coeficiente de atrito entre o aço inoxidável e o gelo é muito baixa, resultando numa baixa fricção em geral.

Conclusão

O processo pelo qual um barco gelo viaja mais rápido do que a velocidade do vento é a seguinte. Em primeiro lugar, o vento sopra contra a parte de trás da vela de um barco de gelo estacionário. O sopro de moléculas de ar do vento contra esta superfície estável, cria uma força de arrasto sobre o material. Esta força é transferida para o recipiente através do mastro, acelerar a velocidade de zero a 1 ou 2 metros por segundo e inflar a vela na sua configuração de aerofólio.

Como o navio atravessa nesta baixa velocidade, a vela empurra as moléculas de ar na direção do vento. Estas moléculas de ar fluir em torno da frente e de costas superfícies da vela passagem. No entanto, por causa da configuração de aerofólio da vela, as moléculas de ar que atravessam o lado mais longo da frente tem de viajar a uma velocidade mais elevada para manter-se com as moléculas de atravessar o lado traseiro curto. A velocidade do ar mais elevada produz menor pressão de ar na parte frontal da vela, a criação de uma força de propulsão para a frente, que acelera a toda a embarcação.

Mesmo como o verdadeiro vento diminui, o navio continua a se mover para a frente, graças a uma enorme dinamismo do barco ea fricção mínima do gelo. Enquanto existe um pequeno vento para manter a vela inflada em forma de aerofólio, o impulso do barco manterá a velocidade necessária para empurrar o ar ao redor da vela, criando o impulso que vai acelerar o barco ainda mais.