Il semble intuitif que les voiliers, propulsés uniquement par le vent, puissent voyager facilement avec le vent à l’arrière, mais il peut sembler impossible qu’ils se retournent et rentrent à la maison, le vent soufflant droit contre eux.
Mais ce mouvement inverse est possible car la voile d’un bateau en mouvement a la forme d’un profil aérodynamique comme l’aile d’un avion. Lorsque l’air se déplace au-dessus de l’aile d’un avion, de l’avant vers l’arrière, le vent qui coule sur le dessus de l’aile doit aller plus loin que le vent qui coule sous la surface inférieure de l’aile. Cela crée une différence de pression qui soulève l’avion.
Sur un voilier, le vent soufflant contre le bateau à un angle gonfle la voile, et il forme une forme de feuille similaire, créant une différence de pression qui pousse la voile perpendiculairement à la direction du vent.
Selon « The Physics of Sailing Explained » (Sheridan House Inc, 2003), par Bryon D., professeur de physique à l’Université d’État de Kent. Anderson, cette force de la forme du foil de la voile est combinée et équilibrée par d’autres forces, y compris celles de la quille du bateau (la longue pièce mince qui descend du fond du bateau).
Ensemble, les forces de traînée, de l’eau, et la pression du vent contre la voile elle-même poussent l’engin vers l’avant. Il se déplace selon un angle opposé à la direction du vent, appelé vent au vent dans la terminologie de la voile.
Selon le magazine Physics Today de l’Institut américain de physique, la quille est particulièrement importante car sans son action d’équilibrage, un bateau dériverait simplement sous le vent.
La navigation au vent ne fonctionne pas non plus si un bateau est dirigé directement en face de la direction du vent, selon la physique de la voile. Le vent doit se déplacer contre le bateau à un angle d’au moins 40 degrés pour la plupart des navires. Une pêche trop brusque dans le vent provoque un déséquilibre des forces sur le bateau et déplace le bateau sur le côté dans l’eau.
Un marin qui a l’intention de se déplacer au vent vers un point exactement aligné avec la direction du vent devra zigzaguer d’avant en arrière pour atteindre sa cible. En utilisant cette technique de « pointage », et en se déplaçant à un angle aussi proche que possible de la direction du vent, les marins peuvent atteindre un point dans n’importe quelle direction, quelle que soit la direction du vent.
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