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帆船沒有馬達(dá)怎么可以迎風(fēng)前進(jìn)?

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2018-08-06

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帆船、帆板運(yùn)動(dòng)是奧運(yùn)會(huì)的比賽項(xiàng)目，這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)被越來越多的人所喜愛。但要想學(xué)會(huì)駛帆，必須首先弄清它的力學(xué)原理。 1 帆船的動(dòng)力來源　　一般人對于帆船往往認(rèn)為是被風(fēng)推著跑的。其實(shí)風(fēng)的動(dòng)力以兩種形式作用于帆，帆船的最大動(dòng)力來源是所謂的“伯努利效應(yīng)”。我們知道，當(dāng)空氣流動(dòng)得快的時(shí)候，在正面擋住它的物體就會(huì)受到空氣的沖擊，這種沖擊產(chǎn)生的壓力我們稱為動(dòng)壓力。當(dāng)帆船順風(fēng)行駛時(shí)，就是空氣對帆的動(dòng)壓力推動(dòng)帆船前進(jìn)的。由“流速增加，壓強(qiáng)降低”的伯努利原理知道，當(dāng)空氣向一個(gè)方向流動(dòng)時(shí)，它向側(cè)面作用的力就要相對減小。也就是說氣體流動(dòng)速度越大的地方，動(dòng)壓力壓強(qiáng)越大，而靜壓力壓強(qiáng)越小。流速愈小的地方，動(dòng)壓力壓強(qiáng)愈小而靜壓力壓強(qiáng)愈大。這樣氣體流速小的地方對流速大的地方就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)側(cè)向的壓力，這個(gè)力稱為靜壓力。當(dāng)迎風(fēng)駛帆時(shí)，船正是在風(fēng)的靜壓力推動(dòng)下前進(jìn)的。　　帆所受靜壓力的產(chǎn)生，主要是帆具有像機(jī)翼一樣的弧形。我們把帆的橫截面和機(jī)翼的橫截面對照一下，就可以看到它們的共同點(diǎn)。當(dāng)氣流通過帆或機(jī)翼時(shí)，由于機(jī)翼上面和帆的前面的氣流要走更長的距離來和機(jī)翼下面和帆后面的氣流相會(huì)合，因而就加快了流速，使帆的前面和后面及機(jī)翼的上面和底面的氣流產(chǎn)生了不同的流速。流速慢處的壓強(qiáng)比流速快處的靜壓強(qiáng)大，這個(gè)壓強(qiáng)差使機(jī)翼產(chǎn)生了向上的升力，也使帆獲得了向前的動(dòng)力，在這里不妨也稱它為“升力”。帆所受的靜壓力FT，并不能全部用來推動(dòng)船前進(jìn)，真正用來推動(dòng)船前進(jìn)的是FT沿船頭方向的分力FR，F(xiàn)R的值要小于使船橫向移動(dòng)的分力FH。盡管橫向力較大，但在實(shí)際行駛時(shí)，很少看到船橫向移動(dòng)。而船向前進(jìn)的速度卻相當(dāng)大，先進(jìn)的帆船和帆板，最快的時(shí)速，可達(dá)30至40 km造成這樣的前進(jìn)速度，除了帆產(chǎn)生推力以外，還有一個(gè)重要因素就是船底的流線型，船浸入水中部分的橫向截面積遠(yuǎn)大于縱向截面積，推力FR雖然比橫向力FH小，但船在水里前進(jìn)時(shí)所受的阻力要比船橫向移動(dòng)所受的阻力小許多。所以，F(xiàn)R推船前進(jìn)效果就相當(dāng)顯著。 2 帆船的航向限制和效益帆船既可在動(dòng)壓力的推動(dòng)下順風(fēng)行駛，也可在靜壓力推動(dòng)下逆風(fēng)行駛。但帆船的航向不是完全沒有限制，在正逆風(fēng)左右各約45度角內(nèi)，是無法產(chǎn)生有效的推進(jìn)力的，但是太順風(fēng)也不是很好的，因?yàn)檫@時(shí)伯努利效應(yīng)消失。船靠風(fēng)對帆的動(dòng)壓力推動(dòng)，而動(dòng)壓力的大小決定于風(fēng)對帆的相對速度，相對速度越大，動(dòng)壓力就越大。然而船在動(dòng)壓力的推動(dòng)下，前進(jìn)速度逐漸增加，風(fēng)與船相對速度就會(huì)減小，因而風(fēng)對帆的動(dòng)壓: 回答者：網(wǎng)友

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