Vela ¿De dónde tira la vela?

[Zephyros]

Originalmente publicado por Piratacojo

Para lo que tu te refieres, tira del carro.
Aunque la escota este fijada a un winche o a una cornamusa, el carro desvia la direccion de tiro.
Esa polea del carro se comporta igual que una polea simple sujeta en un techo para elevar un peso.
Aunque la fuerza para elevarlo la haces tu desde el suelo, el peso y tu tirais de la polea.
Si el peso a elevar es de 10 Kg, tendras que aplicarle una fuerza de otros 10 Kg para elevarlo, por lo que la polea tendra que soportar 20 Kg.
El winche sirve para tirmar la vela, pero la escota podria ir sujeta directamente al carro y rendiria lo mismo, si no fuera necesario trimar de vez en cuando.

un saludo.

Lo que nos dice Piratacojo es que una vez que haya reenvío independientemente del ángulo de ese reenvío la fuerza se aplica sobre la polea. Igualico, igualico que lo que dice mi amigüico

Es decir, en el esquema que pongo él dice que la polea es la que tira en todos los casos y todas las alternativas son equivalentes

Espero tener tiempo para cálculos esta noche, para poder demostrar matemáticamente que no es así, pero a simple vista ya se va viendo. En mi opinión la carga es completa sobre la roldana cuando el reenvío alcanza y supera los 90º (casos A y B). A partir de este caso ya podemos hablar de un sistema similar a la polea que cuelga del techo, antes no (C y D). Bueno ya sabéis mi opinión.

El problema no lo ampliéis al resto de la vela y del barco, aislad la escota del foque, la polea del carro y el winche, y pensad en ese subsistema. Como se ha dicho no es lo único que "tira" del barco, pero es la parte que estamos analizando.

Icarus, me encanta tu respuesta, sin desmerecer al resto. Tened en cuenta que el winche realmente está fijado a la misma estructura que la polea, ambos son elementos fijos (es que en el dibujo cuesta representar eso sin enmarañarlo)



¿son equivalentes las 4 opciones?



Nota: el ángulo al que me refiero es el que forman la prolongación de la escota entrante con el cabo saliente de la polea, es decir por ejemplo la barra que he dibujado para sujetar la polea y la escota saliente de la misma.

[TorredeHércules]

Originalmente publicado por Zephyros

Lo que nos dice Piratacojo es que una vez que haya reenvío independientemente del ángulo de ese reenvío la fuerza se aplica sobre la polea. Igualico, igualico que lo que dice mi amigüico

Es decir, en el esquema que pongo él dice que la polea es la que tira en todos los casos y todas las alternativas son equivalentes

Espero tener tiempo para cálculos esta noche, para poder demostrar matemáticamente que no es así, pero a simple vista ya se va viendo. En mi opinión la carga es completa sobre la roldana cuando el reenvío alcanza y supera los 90º (casos A y B). A partir de este caso ya podemos hablar de un sistema similar a la polea que cuelga del techo, antes no (C y D). Bueno ya sabéis mi opinión.

El problema no lo ampliéis al resto de la vela y del barco, aislad la escota del foque, la polea del carro y el winche, y pensad en ese subsistema. Como se ha dicho no es lo único que "tira" del barco, pero es la parte que estamos analizando.

Icarus, me encanta tu respuesta, sin desmerecer al resto. Tened en cuenta que el winche realmente está fijado a la misma estructura que la polea, ambos son elementos fijos (es que en el dibujo cuesta representar eso sin enmarañarlo)



¿son equivalentes las 4 opciones?

Bos días
Ay, la física del bachillerato
Dado que el sistema permanece en reposo relativo (ningún elememento, winche, puño y roldana se mueve respecto a los otros), aplicamos la 2ª ley de Newton que nos dice que la suma vectorial de fuerzas debe ser igual a 0 para que el sistema permanezca en reposo (o en equilibrio)
Así, en el caso A, la polea efectúa una fuerza de sentido vertical hacia arriba con una intensidad igual a la suma de la fuerza de la vela y el winche.
En el caso B, la fuerza es oblicua hacia arriba y la izquierda para compensar la componente vertical hacia abajo que supone F y con una componente horizontal para compensar la fuerza W.
En el caso D, donde prácticamente solo existe componente vertical, será el winche quien compense la fuerza de la vela.
Saúdos y perdón por el rollo

[eusebi]

1º.-Para mover el barco la vela tira de la roldana.
2º.-A partir de la roldana la fuerza se descompone en dos:

[eusebi]

1º.- Para mover el barco la vela tira de la roldana del escotero.

2º.- A partir de la roldana la fuerza se descompone en dos:

A) Una en dirección al winche, con el punto de aplicación en la roldana, y que es la que aguanta la escota en este tramo entre roldana y winche.

B) Otra que con punto de aplicación en la roldana va hacia la cubierta en una dirección cuya línea esta comprendida en el plano que forma el primer y el segundo tramo de la escota.

Tanto la fuerza A) como la B) son menores que la que tira del puño de escota. Y para una misma fuerza de la vela en el puño de escota, varian en funcion de la posición de dicho puño.

[Zephyros]

Literalmente de mi amigo:

A lo mejor no está bien formulada la pregunta.
La cuestión no es si la polea de reenvío y el winche soportan tal o cual tensión

La pregunta es ¿en qué punto del barco se aplica la fuerza de la vela para producir el movimiento del barco?
Dicho de otro modo, si sustituimos la vela por tres cabos atados a un helicoptero, (por ejemplo), ¿en qué puntos habría que amarrar esos cabos para que produjesen el mismo efecto de la vela?

Ojo, que no hablamos de qué carga soporta cada uno ni en qué dirección se aplica, ni qué proporción de tensión, ni nada de eso. Se trata de indicar qué punto sería el adecuado para producir el movimiento del barco.
... el punto desde el que "tira" la vela es la primera polea que encuentra la escota y que esté anclada al barco.

Creo que sigue sin mirar mis dibujos, y no tiene en cuenta que una cosa es donde se aplican las fuerzas y otra que usemos sistemas de fuerzas equivalentes para producir el mismo efecto. Al igual que si calculamos la Resultante de todas las fuerzas y la aplicamos al centro de masa, no es una fuerza real, es una fuerza suma vectorial de todas que nos permite estudiar el sistema simplificando. Lo mismo hace trasladando la componente horizontal que soporta el winche a la polea, el comportamiento sería el mismo evidentemente, pero ya puedes poner una polea gorda y bien anclada para que lo soporte todo si quitas el winche y afirmas en ese punto.

Qué me decís??? todavía hay diferencias de opiniones

[TorredeHércules]

Originalmente publicado por Zephyros

Literalmente de mi amigo:

A lo mejor no está bien formulada la pregunta.
La cuestión no es si la polea de reenvío y el winche soportan tal o cual tensión

La pregunta es ¿en qué punto del barco se aplica la fuerza de la vela para producir el movimiento del barco?
Dicho de otro modo, si sustituimos la vela por tres cabos atados a un helicoptero, (por ejemplo), ¿en qué puntos habría que amarrar esos cabos para que produjesen el mismo efecto de la vela?

Ojo, que no hablamos de qué carga soporta cada uno ni en qué dirección se aplica, ni qué proporción de tensión, ni nada de eso. Se trata de indicar qué punto sería el adecuado para producir el movimiento del barco.
... el punto desde el que "tira" la vela es la primera polea que encuentra la escota y que esté anclada al barco.

Creo que sigue sin mirar mis dibujos, y no tiene en cuenta que una cosa es donde se aplican las fuerzas y otra que usemos sistemas de fuerzas equivalentes para producir el mismo efecto. Al igual que si calculamos la Resultante de todas las fuerzas y la aplicamos al centro de masa, no es una fuerza real, es una fuerza suma vectorial de todas que nos permite estudiar el sistema simplificando. Lo mismo hace trasladando la componente horizontal que soporta el winche a la polea, el comportamiento sería el mismo evidentemente, pero ya puedes poner una polea gorda y bien anclada para que lo soporte todo si quitas el winche y afirmas en ese punto.

Qué me decís??? todavía hay diferencias de opiniones

Boas tardes
Es que puedes enganchar el helicóptero donde quieras y según como orientes el tiro, el efecto será el mismo. Dicho de otra forma, la vela tira de los tres puños por el traslado de la fuerza vélica a través del tejido hasta dichos puños. De hecho, si llevas la escota directamente en la mano, sin pasar por polea ni winche, son las suelas de tus zapatos, las que por fricción, harán parte del esfuerzo de empuje.
No sé, empiezo a no entender la pregunta
es como pretender deducir cual de los muchos cabos de un paracaídas es el que sujeta la objeto, son todos solidarios, repartiendo el esfuerzo según la geometría de cada caso.
Saúdos

[Zephyros]

Originalmente publicado por TorredeHércules

Boas tardes
Es que puedes enganchar el helicóptero donde quieras y según como orientes el tiro, el efecto será el mismo. Dicho de otra forma, la vela tira de los tres puños por el traslado de la fuerza vélica a través del tejido hasta dichos puños. De hecho, si llevas la escota directamente en la mano, sin pasar por polea ni winche, son las suelas de tus zapatos, las que por fricción, harán parte del esfuerzo de empuje.
No sé, empiezo a no entender la pregunta
es como pretender deducir cual de los muchos cabos de un paracaídas es el que sujeta la objeto, son todos solidarios, repartiendo el esfuerzo según la geometría de cada caso.
Saúdos

Exacto, con un único cabo atado al helicóptero, tirando con la fuerza Resultante de todas en cada instante (porque cambian de forma continua) y aplicada al centro de masa también tienes el mismo efecto...

Creo que lo que es una simplificación usando un sistema de fuerzas equivalente lo confunde con los puntos reales de aplicación de esas fuerzas, pero oye, lo mismo me equivoco y lo bueno es que la gente piense de dónde tiran sus velas ¿no? creo que esto tendríamos que saberlo todos

[Uff]

de donde está sujeta.........op¡¡¡¡¡


Un saludo.

[TorredeHércules]

Originalmente publicado por Zephyros

..... que la gente piense de dónde tiran sus velas ¿no? creo que esto tendríamos que saberlo todos

Boas tardes
Pues no quiero parecer evidente, pero las velas tiran por sus puños de los elementos de jarcia que sujetan éstos. Por esa razón los puños están reforzados
Saúdos

[Osinos]

Vamos, sin ser demasiado listo, me pongo yo también al asunto.

En el dibujo a) de zephyros, la roldana soporta el doble de la fuerza a la que están sometidas las escotas. Hasta ahí parece que estamos todos de acuerdo.

En el dibujo b), la roldana soporta la misma fuerza que soportan las escotas.

En el C y el D, la roldana soporta menos fuerza que las escotas, y tanto menos cuanto menor sea el ángulo que forma la escota al pasar por la roldana, hasta que al llegar al punto de ángulo cero grados, la roldana soportaría esfuerzo 0.

Así pues, si la roldana solo soporta parte del esfuerzo, digo yo que el resto tendrá que soportarlo el winche.

[eusebi]

Originalmente publicado por eusebi

1º.- Para mover el barco la vela tira de la roldana del escotero.

2º.- A partir de la roldana la fuerza se descompone en dos:

A) Una en dirección al winche, con el punto de aplicación en la roldana, y que es la que aguanta la escota en este tramo entre roldana y winche.

B) Otra que con punto de aplicación en la roldana va hacia la cubierta en una dirección cuya línea esta comprendida en el plano que forma el primer y el segundo tramo de la escota.

Tanto la fuerza A) como la B) son menores que la que tira del puño de escota. Y para una misma fuerza de la vela en el puño de escota, varian en funcion de la posición de dicho puño.

ACLARACION:

En mi anterior comentario matizar que he hablado de reacciones en vez de acciones. Si nos ceñimos a las acciones son:
A) fuerza en la línea roldana winche y dirección contraria a este
B) Otra que con punto de aplicación en la roldana tira de la cubierta...

[Edu]

El tiro del génova se reparte en:

- El tiro de la zona de la relinga, se transmite por el stay y la driza al palo por arriba y al anclaje del stay por abajo. El del palo a su vez se transmite por los obenques a sus anclajes, (y según la configuración del aparejo, y gracias a las crucetas, los de sotavento pueden recibir también carga), a la base del palo, y por el back al anclaje de popa. El de la driza parte va al palo (compresión, por eso en algunos barcos de regata largas las velas se anclan arriba, para quitar compresión al palo) y parte a la cubierta por los reenvíos y winch del piano.

El puño de amura transmite directamente a su anclaje en cubierta o a través del enrollador al anclaje del stay.

El puño de escota transmite a través de la escota y parte se transmite a la roldana y a través de esta a todo el carro (si es de una pieza), y parte al winche.

Esas fuerzas son "tridimensionales" y tienen componentes que ayudan al movimiento del barco y componentes que no. Por ejemplo, la fuerza "hacia adelante" en el winch de driza se contrarresta por una fuerza igual y contraria "hacia atrás" en la polea de pie de palo.
Es por la complejidad de calcular todas esas componentes y aplicarlas debidamente, que los sistemas se "reducen" a una fuerza aplicada en el centro de aplicación de fuerzas, y a un momento (par), ya que el resultado sobre el conjunto es teóricamente el mismo y permiten analizar un sistema que de otro modo sería demasiado complejo.

Aislar las partes pude dar lugar a interpretaciones erróneas. Por ejemplo:
- si mi escota va del puño a la polea del escotero y de ahí al winch, parece claro que el tiro se produce en el winch, y este tira hacia adelante, no?
- ¿Y si paso la escota de la polea del escotero a un reenvío a popa del winch, y de ahí a este? ¡Caramba! ahora la escota tira hacia atrás!!! Tranquilos. Solo hemos metido un nuevo elemento en el sistema, y es la polea de reenvío de popa la que está sufriendo una tensión hacia proa importante. Básicamente igual a la suma de la que antes tiraba del winch hacia adelante mas la que ahora tira de este hacia atrás. Por eso las poleas de reenvío sufren tanto...

Así que la respuesta creo que es...todos aguantan, cada uno su parte.
El empuje de las velas se transmite al casco por los anclajes del stay, back y obenques, base del palo, y anclajes de las escotas. Como trabaja cada uno y cual es el que mayor aporta la movimiento hacia adelante?....eso ya es mas complicado de definir exactamente, y diferente para cada rumbo y condición de viento. Mas intuitivo en una popa, menos en una ceñida, donde además influyen también, y mucho, las fuerzas en la carena. En un barco sin orza de algún tipo, por mucho que tire la escota del winch, el barco se mueve de costado...


Edu.

[Zephyros]

Yo creo que la frase clave es la que a posteriori dice mi amigo: Se trata de indicar qué punto sería el adecuado para producir el movimiento del barco.

Qué punto sería el adecuado... (esto ya es otra cosa, eso es otra pregunta) ya hablamos del punto hipotético, no que la fuerza está aplicada sobre la polea. Se refiere, por tanto, al punto donde fijaría la escota para que el comportamiento sea el mismo, y eso evidentemente es obvio, igual o más que lo de la Resultante que también valdría.

Creo que todos tenemos claro que la polea es el punto de aplicación de la fuerza ascendente transversal con dirección bisectriz y que sale hacia fuera de la cubierta, mientras que el winche es donde se aplica la componente horizontal que hace avanzar el barco y que viene reenviada. Lo otro es identificar un punto hipotético donde aplicando la misma tensión de la escota en su misma dirección y sentido el comportamiento obtenido es el mismo.

También vale cualquier punto a lo largo de la escota entre el puño y la roldana (y son infinitos)...

Con lo cual el problema creo que queda resuelto distinguiendo donde se aplican las fuerzas reales y dónde se aplicarían para que fuera equivalente y así facilitar un estudio, o poner un helicóptero. Creo que el dibujo de las poleas Opción C y D lo deja claro dónde se aplican las fuerzas realmente y que podemos sustituir todo el sistema por una fuerza aplicada junto la polea, lo que no implica que la polea sea el punto de aplicación de la fuerza real, soporta sólo lo que le corresponde. Cada elemento, como bien decís algunos de vosotros, soporta su parte en cada momento. Le daré a mi amigo un capón por no formular la pregunta correctamente desde el principio

Bien, llegados a este punto el hilo poco más da de sí, si alguno quiere comentar algo más se agradecerá como siempre

[papaventos]

Si en ese momento que vas ciñendo tuvieras una mordaza en la roldana, muerdes la escota y aflojas el winche. ¿Que ocurriría? ¿El barco continua sin cambio aparente? Si es así, entonces parece que la respuesta a tu pregunta es la roladana.
Saludos

[eusebi]

Originalmente publicado por Edu

El tiro del génova se reparte en:

- El tiro de la zona de la relinga, se transmite por el stay y la driza al palo por arriba y al anclaje del stay por abajo. El del palo a su vez se transmite por los obenques a sus anclajes, (y según la configuración del aparejo, y gracias a las crucetas, los de sotavento pueden recibir también carga), a la base del palo, y por el back al anclaje de popa. El de la driza parte va al palo (compresión, por eso en algunos barcos de regata largas las velas se anclan arriba, para quitar compresión al palo) y parte a la cubierta por los reenvíos y winch del piano.

El puño de amura transmite directamente a su anclaje en cubierta o a través del enrollador al anclaje del stay.

El puño de escota transmite a través de la escota y parte se transmite a la roldana y a través de esta a todo el carro (si es de una pieza), y parte al winche.

Esas fuerzas son "tridimensionales" y tienen componentes que ayudan al movimiento del barco y componentes que no. Por ejemplo, la fuerza "hacia adelante" en el winch de driza se contrarresta por una fuerza igual y contraria "hacia atrás" en la polea de pie de palo.
Es por la complejidad de calcular todas esas componentes y aplicarlas debidamente, que los sistemas se "reducen" a una fuerza aplicada en el centro de aplicación de fuerzas, y a un momento (par), ya que el resultado sobre el conjunto es teóricamente el mismo y permiten analizar un sistema que de otro modo sería demasiado complejo.

Aislar las partes pude dar lugar a interpretaciones erróneas. Por ejemplo:
- si mi escota va del puño a la polea del escotero y de ahí al winch, parece claro que el tiro se produce en el winch, y este tira hacia adelante, no?
- ¿Y si paso la escota de la polea del escotero a un reenvío a popa del winch, y de ahí a este? ¡Caramba! ahora la escota tira hacia atrás!!! Tranquilos. Solo hemos metido un nuevo elemento en el sistema, y es la polea de reenvío de popa la que está sufriendo una tensión hacia proa importante. Básicamente igual a la suma de la que antes tiraba del winch hacia adelante mas la que ahora tira de este hacia atrás. Por eso las poleas de reenvío sufren tanto...

Así que la respuesta creo que es...todos aguantan, cada uno su parte.
El empuje de las velas se transmite al casco por los anclajes del stay, back y obenques, base del palo, y anclajes de las escotas. Como trabaja cada uno y cual es el que mayor aporta la movimiento hacia adelante?....eso ya es mas complicado de definir exactamente, y diferente para cada rumbo y condición de viento. Mas intuitivo en una popa, menos en una ceñida, donde además influyen también, y mucho, las fuerzas en la carena. En un barco sin orza de algún tipo, por mucho que tire la escota del winch, el barco se mueve de costado...


Edu.

Lo siento Edu pero No. El tiro no se produce en el Winch sino en la polea del escotero. La fuerza que va al winch es menor, es una de las componentes, y la otra va a la cubierta.
Te lo pongo más claro: si la escota, en vez de ir desde la polea al winch la ataras a la polea, el barco navegaría EXACTAMENTE IGUAL.
Lo que pasaría es que la fuerza aplicada a la roldana tendría dos componentes que transmitiría a la cubierta: una hacia adelante y otra hacia arriba.
El winch solo aguanta una parte del esfuerzo: el de la componente horizontal que en vez de hacer trabajar la gubierta en la zona bajo la roldana, traslada este esfuerzo más atrás.

[Edu]

Originalmente publicado por eusebi

Lo siento Edu pero No. El tiro no se produce en el Winch sino en la polea del escotero. La fuerza que va al winch es menor, es una de las componentes, y la otra va a la cubierta.
Te lo pongo más claro: si la escota, en vez de ir desde la polea al winch la ataras a la polea, el barco navegaría EXACTAMENTE IGUAL.
Lo que pasaría es que la fuerza aplicada a la roldana tendría dos componentes que transmitiría a la cubierta: una hacia adelante y otra hacia arriba.
El winch solo aguanta una parte del esfuerzo: el de la componente horizontal que en vez de hacer trabajar la gubierta en la zona bajo la roldana, traslada este esfuerzo más atrás.

Hola Eusebi,

Me autocito, porque veo que no has interpretado bien mi comentario:

"Aislar las partes pude dar lugar a interpretaciones erróneas. Por ejemplo:
- si mi escota va del puño a la polea del escotero y de ahí al winch, parece claro que el tiro se produce en el winch..."

Lo que quiero decir, es que el conjunto de fuerzas que hacen moverse al barco, no se aplican ni en la polea, ni en el winch, ni en ningún punto único.
Se distribuyen por todos esos elementos, y es solo el conjunto el que se mueve.

Dices:

"Te lo pongo más claro: si la escota, en vez de ir desde la polea al winch la ataras a la polea, el barco navegaría EXACTAMENTE IGUAL."

Y yo te digo: Y si quitas el escotero y sujetas la escota directamente al winche también.

Y si cazo genova a muerte, y le meto muchísima mas tensión en la escota, pero mucha, mucha, hasta que la vela esté completamente estirada por su pujamen, ¿corre mas? NO. Independientemente de si se transmite esta tensión al escotero o al winch, el barco no correrá mas. Solamente habrá mas tensión en esos elementos, pero no aportan nada al avance del barco.

Porque el barco no se mueve debido al tiro de la escota sobre esos elementos. O mejor dicho, no únicamente.

Imaginate un vela ligera en ceñida. Supongamos que todo el tiro del foque, que hace mover el barco hacia delante, se concentra en el tiro de la escota en el escotero (no hay winch, pero para el ejemplo es lo mismo) y el barco avanza a 5 nudos hacia delante. Subimos la orza, y con la misma tensión en la escota, el barco ya solo avanza a 2 nudos hacia delante (y otros dos de costado). Así que no es el tiro de la escota, que no ha cambiado,lo que hace avanzar el barco a 5 nudos...(no únicamente)

Insito, no se pueden aislar las partes.

Y en cualquier caso, haz la prueba (mejor no). Ata una polea al escotero con un cabito. Pasa por la polea la escota, y cuando tenga tensión corta el cabito. Para donde va la polea-escotero? Hacia arriba, hacia atrás y hacia fuera. Esa es la fuerza que transmite a cubierta. Ata ahora la escota a la polea-escotero, corta el cabito, donde va? hacia delante. Pasa la escota por la polea y llévala a un winch que solo estuviera pegado a cubierta con velcro. Cuando el velcro no aguante, donde irá el winch? Hacia delante. Pasa ahora la escota por un reenvío a popa, como muchos tenemos, y al winch con velcro. Donde va el winch? hacia atrás, hacia la polea de reenvío. El barco siempre se ha movido hacia el mismo sitios en todas las condiciones. Tu has variado las condiciones particulares, pero la fuerza resultante que hace mover el barco sigue siendo la misma.

Si lo que quieres analizar es qué hace moverse la barco hacia delante no puedes aislar las partes.
El sumatorio de fuerzas entre escota, escotero y cubierta, es CERO, ya que ninguno se mueve respecto al otro. La tensión de la escota que entra es igual a la tensión de la escota que sale mas la fuerza con que la cubierta sujeta el escotero. Idem en el winch.
Si atas la escota al escotero, también es CERO, ya que en un momento dado, la tensión que transmite la escota al escotero es igual pero de sentido contrario, a la tensión que transmite la cubierta al escotero.
No se pueden aislar las partes, porque tienes solo una visión parcial, y las conclusiones son erróneas. Es el conjunto de fuerzas lo que produce el movimeinto. El sumatorio de las fuerzas es igual a la masa por la aceleración del barco. No es la escota únicamente.

Vaya tocho acabo de soltar. Y me temo que no soy capaz de explicarme. Sin un lápiz y un papel me resulta muy difícil explicar esto.


Edu.

[Haize Alde]

SI REALIZAMOS EL SUMATORIO DE LOS INFINITOS ELEMENTOS INFINITESIMALES QUE COMPONEN LA VELA, ES DECIR LA INTEGRAL DESDE 1 A INFINITO DE ...
Si no hay viento, de ninguna parte.

[Edu]

Integral triple, en x, y z....

A que te meto !!

Ya que no podemos estar navegando...mejor haciendo esto que drogándonos en la calle


Edu