Naviguer est une question de force
2005/07/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Le monde des navigateurs est très particulier; vu de l'extérieur, il n'est pas facile de comprendre ni le langage, ni les concepts, ni les techniques de navigation qu'ils utilisent normalement.
Ils ne disent pas 'gauche' ou 'droite', mais 'abbabor' et 'istribor'. Mais attention. Abanto et tribord sont de gauche et de droite si nous regardons vers la proue et vice versa si nous regardons vers la pop. Cependant, souvent, peu importe la gauche ou la droite, mais par où le vent souffle. Ils utilisent alors 'haizealde' et 'haizebe' (vent et vent, respectivement). Cependant, tous ces concepts sont plus complexes que la gauche ou la droite. Et il est logique que ce soit parce que le vent pour naviguer marque les références.
Même lorsque les bateaux sont amarrés, le vent marque les références. Cela est évident quand ils sont hors de la protection du port. La proue du bateau, jointe à une bouée, indique d'où vient le vent ; quand il y a vent du nord, le bateau "regarde" au nord, quand il y a vent du sud, au sud, etc.
De même, si on lâche la devise d'un voilier en naviguant, le bateau tourne pour placer la proue du côté du vent. Ceux au sol ont besoin d'une girouette pour voir d'où vient le vent, mais le navigateur n'a qu'à lâcher la devise, éteindre le moteur ou cesser de pagayer. Le bateau lui-même vous apprendra d'où vient le vent. Les bateaux modernes ont de nombreux outils pour le savoir, mais, bien que l'électronique leur échoue, ils savent comment. Et savoir d'où souffle le vent est très important pour ceux qui veulent naviguer, même pour la voile, l'aviron ou la moto. Le vent est une référence dans la mer.
Bougies et ailes
Bien sûr, sur les voiliers le vent est la cause de la navigation. Mais cela ne signifie pas que le vent envoie où le bateau se déplace. Les navigateurs n'ont pas besoin de vent favorable pour voyager dans un sens.
Non. Ils ont juste besoin de vent. Sans vent il n'y a pas de mouvement,
mais s'il y a du vent, c'est indifférent si c'est du vent de direction. Si vous frappez le récipient par la poupe, vous pousserez le voilier vers l'avant, ce qui est connu comme aller à la poupe. Mais bien qu'il sonne d'autre part, il n'y a pas de problème. En bref, naviguer est art, art de profiter de la force du vent.
Le voilier utilise des bougies pour profiter du vent, mais pas seulement des bougies. Une sorte d'aile située au fond du casque est également indispensable pour la navigation des voiliers. Ce sud est appelé quille. La quille n'est pas un vrai sud, mais elle se compare souvent aux ailes des avions, car les formes de navigation des voiliers et des avions sont en partie similaires.
Imaginez un avion penché quatre-vingt-dix degrés vers le sud et plongé dans l'eau jusqu'à la moitié. L'une des ailes serait hors de l'eau et l'autre sous l'eau. Si le fond sous-marin était beaucoup inférieur à celui de l'air, le résultat serait un voilier. Évidemment, dans cette comparaison ne tiennent pas compte de la flottabilité, la légèreté de la voile supérieure, ni la présence de plus d'une voile dans l'air, mais c'est une comparaison utile pour expliquer le rapport entre forces et navigation.
Newton et Bernouilli
Cette relation, logiquement, est basée sur les lois de Newton qui analysent l'origine et l'influence des forces. Et une des choses qu'ils disent est qu'il n'y a pas d'accélération sans force. Le chômeur s'arrête s'il n'est pas actionné avec force. De même, celui qui se déplace à une vitesse avancera à cette vitesse jusqu'à ce qu'il soit affecté par une force, la force de freinage ralentira, la force d'accélération s'accélérera et d'autres forces changeront la direction du mouvement. Il faut noter que pour les physiciens le changement de sens dans un mouvement est un type d'accélération, c'est-à-dire l'influence d'une force.
Dans le cas des voiliers, la voile elle-même change la direction du vent. Le vent attaque la voile d'un angle et sort de l'autre. En fait, la voile est une surface courbe, orientée vers l'avant par la différence de pression exercée sur l'air. En définitive, dans la partie convexe de la voile se déplace plus vite que dans l'autre, et selon le principe décrit par la Bernouilli hollandaise, cela influence la pression de l'air, car dans la zone de mouvement rapide la pression est moindre. La différence de pression génère une force, de basse à haute pression.
Cette force est représentée avec la lettre A dans la figure 1. C'est la loi de la réaction d'action de Newton, l'action est de détourner l'air dans un sens et la réaction est de déplacer le voilier dans le sens contraire à cette déviation. La force A de l'image, cependant, n'a pas la même direction que le mouvement du voilier. Pour cela, c'est la quille. La quille ne laisse pas tomber l'emballage. Freine en direction perpendiculaire au mouvement du voilier. Et pour cet effet de la quille, le bateau n'a pas d'autre solution: il doit naviguer en avant.
Pour le calcul de ce mouvement vers l'avant, les physiciens distribuent des forces. La vérité est que toute force peut être la somme des autres forces. La figure représente la même chose. Comme indiqué, la force A est due au vent sur la voile et peut être considérée comme la somme des deux forces, B et C. La force B pousse le bateau vers l'avant et la force C est perpendiculaire à la quille. La quille génère une force D pour pouvoir compenser ce C et finalement l'emballage avance
La fonction de la quille est de garder le récipient en position verticale, pour ce qui exerce une force contre l'eau. Normalement, le mât de l'emballage est très proche de la position verticale, mais pas toujours.
Dans les images les plus spectaculaires, les voiliers naviguent très inclinés. C'est ce qui se passe lorsque vous naviguez contre le vent, très proche de la direction du vent; la force sur la voile est très grande et la clé ne peut pas résister tout à fait. Dans ce cas, l'emballage atteint la vitesse maximale. Vous pouvez aller plus vite que lorsque vous allez à l'arrière.
Vent apparent
Cependant, il n'est pas facile de garder l'emballage à l'angle qui atteint la vitesse maximale. Tirer le meilleur parti du vent est l'art, car d'une part, il change la force et la direction du vent à chaque fois et d'autre part il faut garder à l'esprit que le vent que perçoit le navigateur n'est pas réel. Le vent se perçoit à la suite de sa navigation, c'est-à-dire du mouvement lui-même.
C'est comme faire du vélo quand il n'y a pas de vent et sentir de l'air, l'air ne bouge pas, mais le vélo oui, et ce qui monte est le sentiment qu'il y a du vent. Dans le voilier se produit la même chose, et en outre, cette sensation est combinée avec le vent réel, bien sûr, si le voilier est en mouvement il y a du vent réel. On appelle cela le vent apparent.
Mais le bateau n'est pas alimenté par le vent apparent, ce vent ne participe pas à la navigation, il est juste une conséquence. D'une certaine façon, le réel est une combinaison entre le vent et la fraude de la vitesse. Précisément, pour bien naviguer,
il faut reconnaître d'où vient le vent réel. Comme nous l'avons déjà mentionné, plusieurs outils aident à le faire, et de plus, en
relâchant la voile, la proue du bateau
se dirige vers le vent.
Les navigateurs connaissent parfaitement la manœuvre de libération de la voile et mille autres questions de la base physique de la navigation. Certainement ces questions ne seront pas exposées dans la langue des physiciens, mais dans la nautique. Et ils ne mentionnent peut-être pas Newton ou Bernouilli, mais ils appliquent leurs lois à bord.
Naviguer est une question de force, sans aucun doute, mais les navigateurs l'ont transformé en art. Notez, en outre, que ce qui est écrit ici n'a été qu'une approximation. De ce point de départ à la manipulation du voilier est long.
En faveur du vent contre le vent
Le voilier ne peut pas naviguer directement contre le vent, mais il peut s'approcher de ce sens. Vous pouvez naviguer à environ trente degrés de la direction d'arrivée du vent. En s'approchant davantage de la direction du vent, la voile perd de la tension, commence à danser, on place le mât vertical et le bateau s'arrête avec la proue vers le vent. Cependant, si l'angle limite n'est pas dépassé, la vitesse la plus rapide possible est atteinte par le vent. Bien sûr, si vous voulez naviguer directement au vent, vous devez changer le sens du voilier et faire zigzag.
L'angle limite est de trente degrés de chaque côté de la direction du vent. Cela signifie que dans un intervalle de soixante degrés vous ne pouvez pas naviguer. Mais il reste trois cents degrés pour attraper la poussée du vent.
Navigation plus rapide
Plus le voilier est long, plus la vitesse dépend de la longueur de la ligne de flottaison est rapide. Et donc, les experts le calculent. En multipliant la racine carrée de cette longueur par 1,34, vous pouvez calculer la vitesse maximale qui peut atteindre un récipient, environ. La formule est simple mais permet une approche acceptable.
Le calcul est effectué sur les pieds pour extraire la vitesse en nœuds. Par exemple, dans le cas d'un voilier de dix mètres, la longueur est de 30,48 pieds et le résultat de la vitesse est d'environ 7,4 noeuds. (Pour ceux de terre, il faut dire que quand on dit noeud on veut dire mile marin d'alors, c'est-à-dire 1,852 kilomètres par heure. Par conséquent, 7,4 noeuds sont environ 13,7 kilomètres par heure). Logiquement, le résultat de cette opération est une approche, limitée par le vent et la capacité du navigateur.
Le calcul a été basé sur la longueur de la ligne de flottaison, mais finalement la clé est dans l'eau. Le voilier ne peut pas naviguer plus vite que la houle qu'il génère lors de la navigation. Dans les petits voiliers, par exemple, il faut prendre en compte qu'un bateau génère deux vagues lors de
la navigation, celle qui génère la proue et une autre vague près de la pop. La vitesse maximale est atteinte lorsque la distance entre les deux vagues coïncide avec la longueur de la ligne de flottation.
Si pour un moment dépasse cette vitesse, le pop du bateau descend dans l'eau et la proue reste dans l'air. En conséquence, la ligne de flottation diminue et l'emballage perd de la vitesse.
Cependant, il existe un moyen de naviguer à une vitesse supérieure à la plus haute estimation: surfer sur une vague. Mais pour cela, il faut de la compétence et la vitesse n'est pas longue.
