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我想知道古代帆船靠風航行,那遇到逆風還能走麼?
帆船沒風不可以行駛嗎
灰色箭頭是產生的向前推進力,黃色箭頭是阻力,風則從圖的上方吹來。在適當的角度、設計下,阻力不足以抵消向前的分力,從而帆船向右上方前進。前進一段距離之後,將船帆反過來,則會向左上方前進。如此反覆,船就會走「之」字向前運動。從而實現了逆風航行。但是要注意的是,不是所有的帆都可以這樣。因為這裡要求這個帆可以自己保持自己的形狀,或是可以穩定的保持這樣的形狀。如上圖,若是在逆風下,船帆被吹的反了過來,那也就無法產生向前的力了,逆風航行也就無從談起了。
船員們轉動帆的角度,將側面來的風分解成為船頭前進方向和前側方向的力,由於分解後前側方向的力與水中的阻力幾乎抵消,就剩下船頭前進方向推動船體向前運動。這時前進就更難了,不過由上面側風情況可知,同時調整船體和船帆的角度,可將逆風的風力分解為兩個力,一個船體往側面推,另一個力往船頭方向推,側面的力由於船體吃水的阻力被抵消,另一個力推動船體向船頭方向前。帆船(在傳統船員口中是不叫帆船的,因為帆翻同音,忌諱這個,一般我們稱呼跑風船,帆就直接叫做篷)在海里航行,受到兩個力的作用,風力、水流的推力,風力透過調節船帆的角度可以分解成兩個作用力,水下水流的推力可以透過調節舵的方向,也能分解成兩個作用力。知道這一點,順風不必解釋,側風也好理解,調節帆的角度,讓側面來的風力分解成一個對船體橫向的推力,一個往船前進方向上的推力,這樣船就會變成往前並且往下風方向前進,再透過調節舵的角度,利用水流的推力,化解抵消船體受到的側風推力,最後只剩下往前推的風力了。逆風行船,比較麻煩,得首先把迎面的風變成側向風,透過來回調節,讓船沿“之”字形路線前進,比如北風,船也要往北走,首先往東偏北方向前進,一定距離後再調節帆與舵,往西偏北方向前進,慢慢迂迴,最後總會到達目的地,就是這個過程比較長,要求船上水手配合默契。
在中國稱為“嗆風,之字拐“,是力學分解的巧妙運用,不僅有“嗆風帆訂,而且還有“嗆水板”把風力分解力垂直於帆和平行於帆,平行的貼帆而過不受什麼力,被“浪費“掉,垂直的會推動帆,“前側風“可使船前行,純逆風可用“之字拐”變逆風為前側風,折線實現總體前行。有水流而無風的水面還可以用船底的嗆水板,實現無風前行。
古代帆船的動力來源有兩個,一個是風,一個是人力。順風或者偏風的時候,升起帆即可航行,如果遇到逆風,就降下帆找避風港停下來。人力是在無風的時候作為動力保持航行的。所以逆風條件下,帆船無法前行,即使人力也不可改變。首次實現逆風航行是蒸汽機應用到帆船上以後,也就是我們說的輪船。至於提問者的問題,船在逆風下能不能走,當然能了,往後走!為紀念這位科學家的貢獻,這一發現被稱為“伯努利效應”。伯努利效應適用於包括氣體在內的一切流體,是流體作穩定流動時的基本現象之一,反映出流體的壓強與流速的關係,流速與壓強的關係:流體的流速越大,壓強越小;流體的流速越小,壓強越大。
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