迎风行帆.doc

很难想象帆船怎样能够逆着风前进。水手的确会告诉你们,正顶着风驾驶帆船是不可能的,帆船只能在跟风的方向成锐角的时候前进。可是这个锐角很小——大约只有直角的1/4,大约是22°——不管是正顶着风或者成22°的角度,看来是同样难以理解的。
可是实际上,这两种情形不是没有区别的。我们现在来说明帆船是怎样跟风向成小角度逆着风前进的。首先,让我们看风一般是怎样对船帆起作用的,也就是说,当风吹在帆上的时候,它把帆往哪里推。你也许会这样想,风总是把帆推往它不是这样。无论风向哪里吹,它总产生一个垂直帆面的力,这个力推动着船帆。且让我们假定风向就是图164箭头所指的方向。AB线代表帆。因为风力是平均分布在全部帆面上的,所以我们可以用R来代表风的压力,它作用在帆的中心。把这力分解成两个:跟帆面垂直的力0和跟帆面平行的力P(图164右)。力P不能推动帆,因为风跟帆的摩擦太小了。剩下的力Q依着垂直帆面的方向推动着帆。

懂得了这点,就容易懂得为什么帆船能够在跟风向成锐角的情况下送着风前进了。让我们用KK线(图165)代表船的龙骨线。风按箭头所表示的方向成锐角吹向这条线。AB线代表帆面,我们把帆转到这样的位置,使帆面刚好平分龙骨的方向和风的方向之间的那只角。现在看图165里的力的分解。风对帆的压力,我们用力q来表示,这个力,我们知道应当是跟帆面垂直的。把这个力分解成两个力:使力R垂直龙骨线,力S顺着龙骨线指向前面。因为船朝力R的方向运动的时候,是要遇到水的强大的阻力的(帆船的龙骨在水里很深),所以力R几乎全部被抵消了。剩下的只是指向前面的力S在推动船,因而,船是跟风向成着一个角度在前进,好像在逆风里一样。这种运动通常总采取“之”字形路线,像图166里的那样。水手们把这种行船法叫做“抢风行船”。法叫做“抢风行船

《趣味物理学》
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。
帆船不能完全正面顶着风航行。一艘长12米的帆船可与风向成12-15度的夹角逆风行驶。如果要正面迎着风的方向前进,必须以“之”字形路线航行。逆风行驶时,船与风向的夹角越小,速度越慢。舵手若以角度较大的“之”字形路线航行,船速会加快,不过航程会更长。
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。
帆船不能完全正面顶着风航行。一艘长12米的帆船可与风向成12-15度的夹角逆风行驶。如果要正面迎着风的方向前进