He hecho una representación gráfica simplificada de las fuerzas que actuan sobre el barco en ceñida. Creo que pueden ayudar a comprender que pasa realmente en un barco en movimiento y a a comparar la influencia de unas fuerzas y otras, quiero que sirva también para el cofrade Bill en su búsqueda de las fuerzas que actúan sobre el aparejo.
Esta es una vista tridimensional:
Tenemos por un lado las fuerzas que actúan sobre el plano vélico, concentradas en un punto que básicamente es el centro geométrico de las tres velas, foque, mayor y mesana. Esta fuerza la podemos dividir de dos formas, en sustentación y arrastre, perpendicular al viento aparente y contrario a él o en fuerza de empuje en dirección del avance y fuerza lateral que tiende a escorar el barco y llevarlo de lado, y una componente vertical hacia abajo.
Oponiendose a esa fuerza hay otra que debe ser contraria que actúa en un punto de la carena pero que también está compuesta por varias fuerzas que podríamos separar..aqui está la fuerza de las orzas, del casco y del timón, al igual que la otra la podemos descomponer en tres vectores, uno contrario al rumbo efectivo del barco, uno lateral a él, que es el que impide la deriva y uno vertical que se supone que se verá compensado con el vertical del aparejo.
Y hay dos fuerzas mucho más importantes, de las que no se ven en esta imagen los finales: el peso del barco, aplicado en el centro de gravedad del barco, y la fuerza de flotación que será igual pero de sentido contrario, aplicada en el centro de carena o centro geométrico del volúmen sumergido del barco.
Veámoslo a vista de pájaro:
Vemos que el barco no se mueve en dirección de la proa sino que tiene un abatimiento. Vemos que hay un viento real que en este caso entra a 45º sobre el rumbo que lleva el barco sobre el agua, que el barco se mueve a una velocidad determinada, y que la composición entre la velocidad y el ángulo del viento real y la velocidad y rumbo real del barco nos dan un viento aparente que es el que actúa en realidad sobre las velas.
Vemos los dos componentes de sustentación y arrastre (en azul) de la fuerza del aparejo en relación a la dirección del aparente, y sus dos componentes (en magenta), uno de tracción y uno puramente lateral en la dirección de avance.
Y la fuerza sobre la carena con una componente antideriva y una componente de resistencia al avance.
Para que el barco se mantenga en equilibrio en el rumbo de ceñida que lleva, la fuerza sobre el aparejo se debe compensar y estar en la misma linea de actuación que la fuerza sobre la carena. La fuerza lateral y la de deriva se deben compensar, para que el barco mantenga una trayectoria rectilínea, y la fuerza de tracción intentará mover el barco hasta la velocidad en que se iguale con la de resistencia al avance.
Visto desde un punto en la trayectoria del barco por proa, se ve así:
Aqui vemos como la fuerza del aparejo y la de la carena se compensan, pero producen un par que quiere escorar el barco. Quien se opone a esto es el par adrizante del peso del barco (que se mantiene en el centro de gravedad del barco) y el empuje de flotación, que al estar el barco escorado se ha movido hacia una banda produciendo el par adrizante. Las fuerzas de aparejo y carena están bastante separadas y por ello producen un par escorante importante, pero el peso y el empuje de flotación son fuerzas mucho más poderosas, tal vez del orden de 20 veces mayores, y por ello no precisan de una separación tan grande..en las curvas de estabilidad de los barcos vemos que un brazo de 1 m ya es un brazo grande.
Y finalmente en sentido longitudinal, perpendicular al avance del barco:
Aqui tenemos que las fuerzas de aparejo y de carena también crean un par que tiende a hundir la proa. Pero sus valores ya no son tan grandes como las fuerzas laterales, tenemos solamente a la fuerza de tracción por un lado y la de resistencia por otro, menores a las laterales. Y las fuerzas verticales también tienden a hundir la proa, pero actuándo con un brazo bastante pequeño.
Quien se tiene que oponer a ese momento de giro hacia proa es nuevamente el par de peso y empuje de flotación; el momento que tiende a hundir la proa hace que el centro de carena se adelante de la vertical del peso (que es donde está en reposo) y aparece el brazo necesario para compensarlo. Con muy poco que se mueva el centro de carena hacia proa, en ceñida, ya es suficiente, para un aparente de 17 nudos el SR2 trimaría hacia proa 0,3º.
Una imagen en la que se aprecia la diferencia gráfica de magnitudes entre el peso del barco y las fuerzas sobre aparejo y carena:
Hay más cosas interesantes que contar sobre este diagrama de fuerzas, continuará..
