Vela Conversaciones entre Newton y Bernouilli

[el_pickti]

Zephyros, yo también estaría encantado de que continuases con tu historia, es muy entretenida y didáctica

[Garbinet]

No puedo evitar dar mi opinión a favor de que son tres (al menos) los efectos que propulsan un barco de vela.
Es lo que me parece intuitivamente. Esos tres efectos puede que en realidad sea el mismo desglosado
ya que provienen del mismo fenómeno: interacción vela-viento.

1. Efecto succión (primer esquema)

La diferencia de presión, menor en sotavento y mayor en barlovento
tiran de la vela hacia sotavento, y con ella al barco, que escora.
La orza evita que el barco derive hacia sotavento por este efecto y mantenga el rumbo,
utilizando sólo la componente de la fuerza F en el sentido del rumbo.


2. Efecto cohete a reacción (segundo esquema).

La parte barlovento de la vela desvía aire hacia la zona de salida por la baluma. Este aire tropieza con el que allí hay,
creando una zona de mayor presión mayor tras ella (es como si la vela expulsara aire como un cohete por el lado
de barlovento hacia atrás).
Para compensar esta acción A, hay una reacción R que provoca que el barco avance huyendo en sentido
opuesto de la zona de mayor presión.


3. Efecto cuña (tercer esquema). (Puede formar parte del primer efecto).

Si tenemos una cuña de madera sobre hielo (no hay rozamiento) y aplicamos una fuerza vertical
con otra cuña menor (también sin rozamiento) sobre la primera,
es evidente que que la grande avanzará huyendo de la presión.

Este caso, en el barco, se corresponde con un rumbo de través perfecto.

La cuña grande, evidentemente es la vela, y la pequeña es el viento que incide.
Entre el viento y la vela (barlovento) no hay rozamiento.
La fuerza del hielo evitando que la cuña se hunda en él lo hace la orza al evitar la deriva del barco.
La falta de rozamiento que permiten a la cuña "escapar" hacia adelante la aporta el agua en el casco
del barco y el aire en la vela (sotavento).

[Garbinet]

Por cierto,

el símil de la vela como una cuña sobre hielo (dibujo 1)
y de la vela (parte de barlovento) como cohete a reacción
expulsando aire hacia atrás (dibujo 2),
nos ayuda a entender porqué el través es el rumbo más rápido de todos
(en general y con una sola vela).

Entre el rumbo de través y de ceñida, el ángulo de incidencia
del viento en ceñida no es óptimo. La cuña pequeña (viento) se deslizará
más rápidamente hacia abajo (hacia la baluma),
"apretando" poco a la cuña grande (vela) hacia abajo,
y transfiriéndole menos fuerza. El ángulo de incidencia de través es mejor
que el de ceñida puesto que transfiere más presión a la cuña grande
y por tanto mayor velocidad.

Través y ceñida además se benefician del efecto "cohete" puesto
que desplazan aire hacia atras, a la salida de la baluma, creando
una zona de mayor presión de la que la vela huye.

En un rumbo de largo, vemos que básicamente sólo actúa
la fuerza de empuje del viento. La cuña pequeña empuja
a la grande hacia adelante y muy poco o nada hacia abajo
(por eso se puede subir la orza y el barco no deriva).

Como ángulo de ataque de viento, parece que es mejor el
de largo, pero aquí ya no hay efecto "cohete", con lo
cuál el barco no irá más rápido que el viento.

En resumen: el rumbo más rápido es través
porque entre los rumbos que se benefician del
efecto cohete es que el tiene mejor ángulo de incidencia
del viento para el efecto cuña.