Preguntado por: Sarah
Respuesta
Desde los primeros días de la navegación, los barcos han experimentado una mejora continua en el diseño, de modo que los veleros modernos de hoy en día, a simple vista, pueden dar la apariencia de tener la capacidad de viajar contra el viento (contra el viento). En realidad, un velero no puede viajar directamente hacia el viento, pero emplea una técnica de navegación conocida como «viraje», para zigzaguear a través de un viento frontal.
La forma de la vela y el casco del barco son los factores principales que han permitido a los barcos de vela acercarse más a la capacidad de navegar en ceñida al viento. En los primeros años de los barcos de vela, los barcos europeos tenían un diseño de vela cuadrada. Este diseño solo permitía abandonar con un viento favorable («antes del viento, o viento en el barrio»). Con la expansión del comercio hacia el Este, los europeos estaban expuestos a velas triangulares en uso en pequeños barcos en Oriente. Se observó que estas velas triangulares permitían la navegación con viento ahalf (viento a 90 grados del barco), lo que aumentaba aún más la maniobrabilidad del barco, especialmente en el puerto, donde los barcos anteriormente estaban «muertos en el agua» sin viento favorable. Los barcos europeos incorporaban las velas triangulares a proa y popa de las velas principales con el propósito de navegar hacia el mar para atrapar los vientos alisios favorables para que las velas cuadradas las utilizaran.
El uso de velas triangulares se adaptó a la forma de vela elegida, ya que se realizaron otros beneficios para el diseño. Mediante el uso de un diseño de vela triangular y una tabla central (vela sobredesarrollada), era posible viajar contra el viento utilizando una técnica conocida como viraje.
El viraje permite que el barco viaje hacia adelante con un viento en ángulo recto con el barco. El barco viaja durante un tiempo en un ángulo hacia su rumbo deseado (a la derecha,por ejemplo), luego el capitán balancea la botavara de la vela y tacta hacia atrás a través del rumbo deseado en un ángulo de giro a la izquierda en forma de zig-zag. De esta manera, el viraje permite al barco usar viento de proa desde muchos ángulos diferentes a los métodos de navegación anteriores.
Dado que el barco depende del viento para la propulsión, la fuerza del viento y el área de la vela utilizada para atrapar el viento obviamente juegan un papel», pero ¿cómo un viento en ángulo recto con el barco permite que el barco se mueva hacia adelante?
Esto se logra con un poco de matemática vectorial. El viento es el vector de gran fuerza en la ecuación. A medida que el viento empuja en ángulos rectos aproximados al barco, la quilla grande del barco (tablero central en forma de ala submarina), plantea una fuerza de arrastre muy grande contra el barco que se empuja en la dirección del viento. Dado que la quilla está alineada con la longitud del barco, el barco realmente quiere viajar hacia adelante, y el vector de empuje resultante está en esa dirección.
La forma de la vela también proporciona empuje hacia adelante. A medida que la vela triangular se infla con un viento, crea una forma de perfil aerodinámico. A medida que el viento posterior pasa alrededor de la vela (perfil aerodinámico),se induce una presión negativa por delante y en el lado de sotavento de la vela. Esta inturn hace que el aire circundante se precipite hacia la vela e impulse el barco aún más. A medida que el barco viaja más rápido, el viento alrededor de la vela crea más presión negativa, lo que hace que el barco viaje más rápido, causando más presión negativa, etc.
Respuesta de: Stephen Portz, Profesor de Tecnología, Space Coast Middle School, FL