Pregunta de física para navegantes a vela

[Garbinet]

Originalmente publicado por AXN

La succión generada por diferencia de velocidad en un perfil alar genera muuuucha más fuerza que el efecto acción-reacción. Por eso las alas y velas tienen forma y no són tablones.

Demostración:
De la ecuación de Bernoulli se desprende que:
Presión dinámica=1/2 densidad x velocidad al cuadrado

En un perfil alar (o vela) dónde el extradós sea un 20% más largo que el intradós, la diferencia de velocidad sería también del 20% a favor del extradós.

Si se trata de una vela recibiendo el aire a 10m/s (aprox 20 nudos):
Presión en intradós = 1/2 x 1,2 x 10^2 = 60 Pa
Presión en extradós =1/2 x 1,2 x 12^2 = 86 Pa
Diferencia de presión = 26 Pa = 2,6 kgf/m^2

Eso es, para 100m2 de vela (mayor+genova) tendríamos una fuerza de sustentación de 260kg ... not bad

Salut.

Bueno, mi barco solo tiene 24 m2 de vela. Si es lineal (25% de 260)
obtendría menos de 70kg de sustenación/succión.

¿Esos 70kg mueven los 1.930 kilos que pesa (sin contar rozamiento en el agua ni tripulanes)?

¿Cómo puede ser que esta vela navegue si es simétrica por los lados y por tanto no hay diferencia de velocidad puesto que la distancia a recorrer por el viento es la misma en barlovento que en sotavento?


Otro ejemplo de vela rígida y simétrica por ambos lados (= mismo trayecto de recorrido del aire sota vs barlo = no diferencia de velocidad)



Espero las explicaciones del efecto Bernouilli sobre alas/velas planas (no digo que sea optimo pero sí que vuelan) o vuelos invertidos.
O sobre helicopteros: varias aspas (= alas) en rotación que empujan el aire hacia abajo para que les sustente igual que hacen los aviones y los barcos.

Saludos.

[vent]

Originalmente publicado por Garbinet

Bueno, mi barco solo tiene 24 m2 de vela. Si es lineal (25% de 260)
obtendría menos de 70kg de sustenación/succión.

¿Esos 70kg mueven los 1.930 kilos que pesa (sin contar rozamiento en el agua ni tripulanes)?

No cambies tu argumento: Tu has negado la realidad de una fuerza de sustentación en las velas y AXN ha empleado un método para cuantificar incluso la sustentación dado un número concreto de metros cuadrados de vela..... La discusión que tu inicias parte de
Tu premisa según la cual las velas no provocan sustentación y ahora, a la vista del razonamiento, alteras el debate, admitiendo la sustentación pero minimizando la fuerza sustentatoria.... Lo siento, esto no es serio.... Buenos noches.... Para mañana se espera un buen garbinazo..... Velas aplanadas.... Que no planas....

[Garbinet]

Originalmente publicado por vent

No cambies tu argumento: Tu has negado la realidad de una fuerza de sustentación en las velas y AXN ha empleado un método para cuantificar incluso la sustentación dado un número concreto de metros cuadrados de vela..... La discusión que tu inicias parte de
Tu premisa según la cual las velas no provocan sustentación y ahora, a la vista del razonamiento, alteras el debate, admitiendo la sustentación pero minimizando la fuerza sustentatoria.... Lo siento, esto no es serio.... Buenos noches.... Para mañana se espera un buen garbinazo..... Velas aplanadas.... Que no planas....

Mientras no lo justifique, la fuerza de sustentación que ha calculado AXN es 0 para velas rígidas y simétricas por ambos lados puesto que no hay diferencia de longitud entre los costados. Y para las velas tradicionales ha calculado 70 kilos de sustentación para mover 2 toneladas: insuficente a todas luces.

Además, le falta calcular la fuerza generada por el efecto acción-reacción así como la generada por el efecto de deflección del aire para poder afirmar cuál de los tres efectos es que más contribuye.

[AXN]

Originalmente publicado por Garbinet

Bueno, mi barco solo tiene 24 m2 de vela. Si es lineal (25% de 260)
obtendría menos de 70kg de sustenación/succión.

¿Esos 70kg mueven los 1.930 kilos que pesa (sin contar rozamiento en el agua ni tripulanes)?

Espero las explicaciones del efecto Bernouilli sobre alas/velas planas (no digo que sea optimo pero sí que vuelan) o vuelos invertidos.
O sobre helicopteros: varias aspas (= alas) en rotación que empujan el aire hacia abajo para que les sustente igual que hacen los aviones y los barcos.

¿Cómo puede ser que esta vela navegue si es simétrica por los lados y por tanto no hay diferencia de velocidad puesto que la distancia a recorrer por el viento es la misma en barlovento que en sotavento?

Nota: Conste que no niego el efecto acción-reacción, el cual tiene un papel importante. Pero lo que nos hace navegar fino y rápido es la succión Bernoulliana generada a sotavento de la vela.

En realidad de tus 70kg de sustentación solo algo más de la mitad (aprox 40 o 50 kg) empuja hacia delante.

Peeeero, 40 o 50 kg es más que suficiente para arrancar y mantener en movimiento un 20 o 25 pies. Si desde el pantalán empujas la popa con una fuerza de 40 kg durante solo dos o tres segundos, puede que mandes el barco al pantalán de enfrente.

Respecto al vuelo invertido seguramente se pierde efecto Bernoulli pero en compensación se potencie el efecto acción-reacción aumentando velocidad y ángulo de ataque.

Respecto al helicóptero, sus aspas son perfiles alares móviles que generan sustentación por Bernoulli y por acción-reacción, igual que cualquier ala fija. Ídem para las hélices de avión.

Respecto al ala simétrica, en realidad el borde de ataque no coincide exactamente con el eje de simetría, por lo tanto el extradós siempre es más largo que el intradós.

Salut.

[Garbinet]

Originalmente publicado por AXN

Nota: Conste que no niego el efecto acción-reacción, el cual tiene un papel importante. Pero lo que nos hace navegar fino y rápido es la succión Bernoulliana generada a sotavento de la vela.

En realidad de tus 70kg de sustentación solo algo más de la mitad (aprox 40 o 50 kg) empuja hacia delante.

Peeeero, 40 o 50 kg es más que suficiente para arrancar y mantener en movimiento un 20 o 25 pies. Si desde el pantalán empujas la popa con una fuerza de 40 kg durante solo dos o tres segundos, puede que mandes el barco al pantalán de enfrente.

Respecto al vuelo invertido seguramente se pierde efecto Bernoulli pero en compensación se potencie el efecto acción-reacción aumentando velocidad y ángulo de ataque.

Respecto al helicóptero, sus aspas son perfiles alares móviles que generan sustentación por Bernoulli y por acción-reacción, igual que cualquier ala fija. Ídem para las hélices de avión.

Respecto al ala simétrica, en realidad el borde de ataque no coincide exactamente con el eje de simetría, por lo tanto el extradós siempre es más largo que el intradós.

Salut.

Bien, entonces vamos convergiendo a que hay 3 efectos no excluyentes para generar sustentación/impulso y que para decir cuál es el que más contribuye hay que calcular dicha contribución para los tres.

La evidencia indica que el efecto diferencia-de-velocidad es el que menos aporta:

1) Los aviones con perfil alar óptimo (no simétrico con parte superior de longitud mayor a la parte inferior para generar el efecto diferencia-de-velocidad) son capaces de volar invertidos.


Si el efecto diferencia-de-velocidad hiciera algo significativo, en vuelo invertido debería caer hacia el suelo puesto que el perfil de mayor longitud está abajo. Sin embargo, esto no es así: prueba que dicho efecto tiene muy poca contribución y son los otros efectos quienes mantienen el avión volando.

2) en el video del cochecito con vela "recipiente de aluminio", este no debería moverse del sitio puesto que no hay viento pasando por sotavento de la vela.
( https://youtu.be/fs7gXW6AHjc?t=354 )

3) en los perfiles alares y velas simétricos el intrados es igual al extradós (por esos son simétricos) y por tanto de de igual distancia. El ángulo de ataque no modifica la dicha distancia, lo que modifica el ataque es la cantidad de aire que indicide sobre el ala (efecto acción-reacción) y se desvía de su trayectoria original (efecto deflección)

4) a la vista de esta foto, es evidente que un helicóptero es un ventilador encarado al suelo (efecto deflección, como el overcraft). Las otras dos contribuciones son menores en comparación a esta.

[AXN]

De acuerdo, solo tres puntualizaciones:

- Si dispones de mucha potencia puedes volar o navegar solo con acción-reacción, pero para ser eficiente e ir fino debes lograr un buen flujo laminar y correcto ángulo de ataque que succione desde el extradós de un perfil alar.

- Imagina un ala delta o un planeador con tablones rectos en vez de alas...cae como una piera. Por otro lado ¿por qué la vela hinchable que adjuntas tiene forma de ala i no es plana?

- Que una ala o vela sea simétrica no significa que el aire recorra la misma longitud por ambos lados. Eso es cierto solo si el ángulo de ataque es 0. Para otros ángulos siempre hay un recorrido más largo que el otro.

Salut.

[Garbinet]

Originalmente publicado por AXN

De acuerdo, solo tres puntualizaciones:

- Si dispones de mucha potencia puedes volar o navegar solo con acción-reacción, pero para ser eficiente e ir fino debes lograr un buen flujo laminar y correcto ángulo de ataque que succione desde el extradós de un perfil alar.

- Imagina un ala delta o un planeador con tablones rectos en vez de alas...cae como una piera. Por otro lado ¿por qué la vela hinchable que adjuntas tiene forma de ala i no es plana?

- Que una ala o vela sea simétrica no significa que el aire recorra la misma longitud por ambos lados. Eso es cierto solo si el ángulo de ataque es 0. Para otros ángulos siempre hay un recorrido más largo que el otro.

Salut.

Lo que dices es cierto. Aunque con alas/velas perfectamente planas se ve que los otros dos efectos son más potentes, el perfil es muy importante y contribuye a mejorar y pontenciar su efecto combinado.

[Garbinet]

Por si quedara alguien por convencer he preparado este video inspirado y conicidente con los anteriores:

https://drive.google.com/file/d/10uH...ew?usp=sharing

Lo que yo veo:

+ viento de través
+ vela rígida plana cazada a 45º grados de crujía
+ sólo hay viento en el barlovento de la vela (catavientos de sotavento totalmente caídos, catavientos de barlovento moviéndose: sobresale por la baluma)
+ el coche-velero avanza

Si el secador fuera una linterna, y la vela-cartón un espejo; la luz se reflejaría hacia popa y equivaldría a tener el ventilador en el mástil apuntando a popa como un overcraft.

Si alguien ve otro efecto que no sea el de deflección del viento y de incidencia de éste contra la vela que lo explique.

[EDGO]

Me pierdo un poco y supongo que todo suma, pero las velas más modernas y alas rígidas el ángulo de incidencia o de ataque del aparente es muy muy bajo, por lo que la deflexión será baja.......y las alas y velas de copa américa llegan a 50 nudos de velocidad.