Как работает парус яхты

 Вы когда-нибудь попадали в водоворот большой волны на пляже? Тогда вы представляете, что у вас не получится контролировать даже небольшой плоский кусок фанеры внутри этой волны, когда она закручивается и падает. Это называется турбулентным потоком в жидкой среде. В турбулентном потоке молекулы жидкости двигаются беспорядочно во всех направлениях, ударяясь и сталкиваясь  друг с другом. Ваша фанера будет крутиться и летать вверх-вниз.

Воздух как вода. Конечно, не в обычном понимании, но когда речь идет об их свойствах, они ведут себя одинаково: столкновение молекул, текучесть, подъемная сила и т.п. Если нам нужно контролировать кусок фанеры или любую другую плоскую поверхность в жидкой среде, лучше иметь дело с плавном молекулярным потоком. У плавного потока воздуха есть специальное название - ламинарный, оно используется как синоним плавного потока на уроках теории в любой парусной школе. Запомниете! Когда образуется турбулентный поток мы не можем эффективно контролировать поверхность внутри потока. 

Теперь рассмотрим на симуляторе, как быстро движущийся воздух создает низкое давление. Вы можете попробовать провести этот опыт самостоятельно с куском бумаги, получится очень интересный  опыт по физики для детей. Просто наблюдайте как дует фен и бумага поднимается вверх.

Нажмите кнопку "ON" на фене на картинке слева.

Рисунок 1 Фен демонстрирует подъемную силу, создаваемую движением воздуха.

Это явление было впервые  математически доказано Бернулли, опубликовавшего свое уравнение в 1738 г. Говоря простым языком, суть закона заключается в том, что когда скорость воздуха увеличивается, давление падает, а когда замедляется давление растет. Так же, как самолет поднимается вертикально в небо благодаря подъемной силе, которая воздействует на крылья, так же и яхта движется вдоль по поверхности воды благодаря подъемной силе, действующей на парус, то есть как бы поднимается горизонтально при помощи ветра.

А сейчас посмотрите на анимации ниже, как на первой картинке на крыло самолета действуют силы в потоке ветра. На второй картинке мы подставили парус вместо крыла и затем добавили корпус парусного судна. Примечание. Векторы силы здесь показаны немного упрощено. Как вы в следующих уроках, необходимо учитывать сопротивление и силу трения, которые так же оказывают влияние на парус, но на данном этапе мы не будем это учитывать, чтобы упростить для вас понимание общей картины.