Una vela no es el ala de un avión.

[Zephyros]

Originalmente publicado por groomete

Creo que está dentro del contexto de este hilo, pero si no es así mis disculpas y lo muevo si procede.

Como grumete que soy, ni sabía ni había prestado atención a esos 69Fs (?) hasta que coincidí con una regata suya la semana pasada en aguas de Valencia. Y lo primero que leo de de ellos es eso de que "crean su propio viento" o que van a no sé cuantos nudos por encima de la velocidad del viento. Y recordé algo que leí en su día no sé donde y que llevo grabado a fuego, aquello de que cualquier cosa que imaginemos por mágica que parezca es posible con la única condición de que cumpla con la primera ley de la termodinámica.

Acabo de ver el video del carricoche ese del ventilador que ha posteado el cofrade caribdis y sigo tan reticente como al principio. No sé si "la explicación" viene por "falta de rigor cientifico" o no sé que forma de medir la velocidad, si es cosa de medir como escalar o como vector, o simplemente (seguramente) que me faltan piezas. Mientras tanto aqui sigo defendiendo (pobre de mi) el pendón del principio de conservación de la energía.

Y es que digo yo, así a nivel de física para niños, si la energía que mueve el velero viene del viento, suponiendo máxima transferencia de energía el velero iguala a la velocidad del viento. Si aceptamos que pudiera superarlo, de donde sale esa energía adicional? De los Annunaki???

Si algún cofrade es capaz de reventar/explicar el mito/tema, de forma sencilla pero con el nivel de rigor que requiere, pues me siento a leer y a aprender como siempre en éste bendito antro.

Gracias, y rondas...

Sigue apostando por la 1ª Ley de la Termodinámica que es una apuesta segura. La Energía no sólo se conserva sino que no se puede obtener o generar energía de donde no la hay o más de la que hay.

Sobre lo que dices, no es sólo que reciban energía del viento a modo de empuje, eso pasa en rumbos portantes, sino que hay otros rumbos desde través hacia proa (nos centramos en la explicación clásica de Newton) en los que se imprime una fuerza sobre la vela que viene dada por la desviación de la masa de aire en movimiento: entra por el grátil de la vela y sale en otra dirección por la baluma (sin entrar en detalles de mecánica de fluidos), en toda desviación de masas en movimiento se produce una aceleración aunque no sea valor escalar (módulo) como dices, sino en la propia dirección (modificación vectorial). Lo que por la Tercera Ley de Newton implica que existe una reacción en sentido opuesto, es decir, perpendicular a la vela pero hacia sotavento, vamos, lo que se viene a llamar sustentación aunque no sustente aparato volando en este caso, pero se llama así por ser el mismo fenómeno
Luego esa reacción se descompone en dos, una de abatimiento que lo contrarresta la obra viva que incluye casco sumergido quilla y timón, que tiende también a tumbar el barco cosa que compensamos con peso en la quilla u orza para equilibrar el par de fuerzas generado y que no vuelque, y otra componente de esa reacción que es en dirección del avance y que no tiene tanta oposición.

Bien, como decía, a esa componente de la sustentación no se opone ni es equilibrada por peso alguno como pasa en un avión ya que es horizontal y no vertical hacia arriba del ala. Así que la única fuerza que se le opone es el rozamiento. Si minimizamos este rozamiento esa fuerza generada de reacción hace avanzar al velero cada vez más rápido mientras el valor de la aceleración sea positivo (Resultante F=ma-Roz), pero todo tiene un límite y no sólo depende del Rozamiento.

Ahora viene lo del viento generado: resulta que en su movimiento todos los objetos generan un viento en contra (piensa ir en bicicleta un día sin viento), digamos que es lo mismo que el objeto se mueva sobre una masa de aire a que la masa de aire se mueva sobre el objeto (es la base de los simuladores), lo que significa que se suma vectorialmente el viento real con el generado por su propio movimiento, y esto hace que cuanto más rápido va el velero mayor es el viento que genera y la suma con el viento real, que no aumenta, hace que cada vez esté más aproado, es lo que se llama viento aparente que es el que recibe la vela y por tanto el que mueve al barco realmente, es decir cuanto más rápido va -> más de frente va teniendo el viento aparente hasta superar una ceñida rabiosa y frenarse ya demasiado. Son sumas vectoriales.

En definitiva mientras puedas mantener un ángulo de la vela con el viento aparente suficiente, como en un rumbo de través y disminuir mucho el rozamiento (incluyendo la ola generada en el agua como hacen en los 69F con rozamiento mínimo) el velero podrás superar la velocidad del viento porque NO es por empuje, si fuera por empuje al igualar las velocidades ya no iría a más. Es, digamos, un continuo aporte de fuerza sin apenas oposición hasta que se aproa demasiado y evidentemente no puede navegar a vela frontalmente al viento.

El otro tema: Sobre el vídeo, es algo muy curioso, son vientos portantes pero la hélice se mueve no por la acción del viento sino por las ruedas que la mueven impulsando aire hacia atrás. Me cuesta asimilar que los momentos de mayor velocidad en los que el aparato supera al viento no se deba a caída de viento en esa zona sumado a la inercia del artilugio. Porque parece, efectivamente que coge más energía de la que hay. La prueba en unos metros del "carricoche" es poco esclarecedora por lo que he dicho, el viento es muy cambiante y hay rachas y caídas, deberían hacer una prueba de cierta distancia larga para eliminar esos factores y el factor inercial, no esperar un ratito viendo cinta para atrás y ya está. Es que parece un sistema retroalimentado que genera más que lo que produce, incluso parece ir en contra del 2º Ppio de la Termodinámica, es raro, es curioso y tendrá su explicación "no mágica".

Pero lo explicado de los veleros no lo es, no es misterioso. Espero que te sirva. He intentado ser lo más didáctico posible, y sí hay otra forma de explicar el avance de un velero en ceñida sin recurrir a Fluidos ni por tanto a Bernoulli. Y es que las dos explicaciones: Newton y Bernouilli son explicaciones del mismo fenómeno, uno desde el punto de vista de las fuerzas y otro desde un análisis energético. Y ambas explicaciones convergen en las ecuaciones de Euler. Euler las derivó a partir de las ecuaciones de Newton y la ecuación de Bernoulli se deduce de la de Euler, así que todo cuadra formalmente.

[javib]

Una preguntita. ¿Que es lo que hace que en la parte del extrados o de sotavento de la vela el flujo de aire se mantenga pegado a la superficie y por ello pueda ser desviado hacia abajo , produciendo así la fuerza aplicable a Newton? Por que lo lógico seria que el aire se despegara tras pasar la parte mas alta de la curva de la superficie de la vela , a sotavento

[dr.spooky]

Hola.

Es el efecto coanda.

https://www.meteorologiaenred.com/efecto-coanda.html

[jonam52]

Originalmente publicado por dr.spooky

Hola.

Es el efecto coanda.

https://www.meteorologiaenred.com/efecto-coanda.html

el famoso experimento de la cuchara no tiene nada que ver con las velas que estan rodeadas de aire por sus dos caras...

si piensas un poco en ello te darás cuenta de que no nos hace falta comprar cola "coanda" para "pegar" el viento a sotavento... nos basta con cola "gravedad", el aire llena todo el espacio libre entre los objetos por toda su superficie alrededor, tenga la forma que tenga, y no "derrapa" en las curvas cuando cambia de dirección.

[Zephyros]

Originalmente publicado por javib

Una preguntita. ¿Que es lo que hace que en la parte del extrados o de sotavento de la vela el flujo de aire se mantenga pegado a la superficie y por ello pueda ser desviado hacia abajo , produciendo así la fuerza aplicable a Newton? Por que lo lógico seria que el aire se despegara tras pasar la parte mas alta de la curva de la superficie de la vela , a sotavento

La viscosidad del fluido, la consecuente existencia de la capa límite y que el fluido se mueve en láminas unas sobre otras adoptando las formas y buscando un régimen laminar hasta que se rompe en régimen turbulento. Esto en definitiva lo que implica es que la energía necesaria para separar las láminas del fluido, y generar vacío, es mayor o bastante mayor, que mantenerlas juntas.

Generar un vacío no suele ser positivo y demos gracias que no es fácil hacerlo, al menos a bajas velocidades.

[jiauka]

Originalmente publicado por Zephyros

....

Generar un vacío no suele ser positivo y demos gracias que no es fácil hacerlo, al menos a bajas velocidades.

Algunas veces me he preguntado si la deslaminación que sufren algunas velas en veleros de alta velocidad es debido a ello.

[jonam52]

Originalmente publicado por javib

Una preguntita. ¿Que es lo que hace que en la parte del extrados o de sotavento de la vela el flujo de aire se mantenga pegado a la superficie y por ello pueda ser desviado hacia abajo , produciendo así la fuerza aplicable a Newton? Por que lo lógico seria que el aire se despegara tras pasar la parte mas alta de la curva de la superficie de la vela , a sotavento

mira, desde mi punto de vista, la cuestión es que pensamos en los gases como si fueran solidos y en los gases las particulas se mueven libremente en todas direcciones, por lo tanto en el extrados tambien se siguen moviendo hacia la vela. Es que aunque se hable de menor presión ahi tambien sigue habiendo presion del aire sobre la vela y tanto desvia el flujo la cara interna como la externa.... en la cara interna es mas intuitivo porque te lo imaginas empujando.... en la cara externa no lo es tanto y hay que pensar mas en la desviación del flujo que en otra cosa y en que no es un efecto de un iman que atrae un objeto metalico sino que el gas naturalmente va a recorrer la cara exterior igual que la interior. Es que muchas veces las explicaciones más habituales nos llevan a pensar que en el extrados se produce un vacio y entonces te imaginas ura fuerza tirando del aire hacia afuera.

No se hasta que punto el "efecto coanda" es más una descripción que una explicación... Yo prefiero pensarlo como que todo objeto que está expuesto a un flujo de aire o de gas desvia ese flujo con toda su superficie, la de barlovento y la de sotavento y eso genera una fuerza en el objeto...y da igual que ese objeto sea una vela, un arbol, una cuchara o un balon de futbol.

Mira, un objeto sumergido en el agua va a estar rodeado del agua por todas partes, por toda su superficie... no necesita ninguna explicación especial para entender que el agua no se "despega" del objeto en toda su superficie.... La vela esta sumergida en el aire y por eso tiene aire por ambas caras y tampoco necesita más explicación para entender que no se "despega"... es que ni necesita pegarse ni despegarse, está ahi porque la vela esta "sumergida" en el aire y siempre va a estar fluyendo por ambas caras...

[caribdis]

Lo que no es especialmente intuitivo es por que un flujo de aire que va paralelo a la vela crea una presión y por lo tanto una fuerza perpendicular a la superficie. En barlovento es hacia la vela y en sotavento desde la vela.



Parece como si las lanitas del génova en sotavento debieran estar perpendiculares, erizadas, en vez de pegadas, pero es el flujo el que las orienta, la succión es sobre la vela, no sobre la lanita.

[Newton]

Originalmente publicado por caribdis

Parece como si las lanitas del génova en sotavento debieran estar perpendiculares, erizadas, en vez de pegadas, pero es el flujo el que las orienta, la succión es sobre la vela, no sobre la lanita.

Es que lo que las lanitas indican es la velocidad del aire, el movimiento del aire.

Para medir la presión necesitaríamos manómetros diferenciales, del estilo tubos de Pitot o inventos similares.

En otro orden de cosas, para las velocidades y presiones que se observan en navegación de veleros, la compresibilidad del aire puede despreciarse.

La velocidad del sonido en el aire es del orden de 340 m/s, y esto supone unos 660 nudos si no me equivoco. Las velocidades del viento y los barcos está muy por debajo de eso.

[jonam52]

Originalmente publicado por Newton

Es que lo que las lanitas indican es la velocidad del aire, el movimiento del aire.

Para medir la presión necesitaríamos manómetros diferenciales, del estilo tubos de Pitot o inventos similares.

En otro orden de cosas, para las velocidades y presiones que se observan en navegación de veleros, la compresibilidad del aire puede despreciarse.

La velocidad del sonido en el aire es del orden de 340 m/s, y esto supone unos 660 nudos si no me equivoco. Las velocidades del viento y los barcos está muy por debajo de eso.

Ya lo he dicho más veces pero lo puedo repetir: si decimos que podemos despreciar la compresibilidad porque lo consideramos incompresible, tampoco podemos descomprimirlo... si lo consideramos de densidad constante, tampoco podemos variar su densidad... por lo menos, como tu muy bien dices, a las velocidades de los veleros y tambien de la mayoria de aviones pequeños y avionetas. 340 m/s son 1.235 km/h... estamos lejisimos de esa velocidad.

[jonam52]

Originalmente publicado por caribdis

Lo que no es especialmente intuitivo es por que un flujo de aire que va paralelo a la vela crea una presión y por lo tanto una fuerza perpendicular a la superficie. En barlovento es hacia la vela y en sotavento desde la vela.



Parece como si las lanitas del génova en sotavento debieran estar perpendiculares, erizadas, en vez de pegadas, pero es el flujo el que las orienta, la succión es sobre la vela, no sobre la lanita.

si es que nos han puesto unas gafas de sol tan oscuras de ideas recibidas que no vemos ni lo que tenemos delante de las narices y yo me incluyo tambien....

¿como que la succión es sobre la vela y no sobre los catavientos? o hay succion o no la hay y si la hay la hay sobre todo... ¿que es esto? ¿la succion de schroedinger que está viva y muerta al mismo tiempo?

luego protestais cuando digo que nos hablan de fuerzas "magicas" pero vamos... si esto no es mágico que venga Dios y lo vea...

Piensalo un poco cofrade Caribdis, que tu sabes de esto... ¿de verdad te cuadra una succión tan fuerte que actua sobre una vela tan grande como para desplazar un velero pero que no es capaz de actuar sobre unos catavientos?

[jonam52]

vamos a ver si consigo explicar donde está el quiz de la cuestión para mi....

Fuerza es igual a masa por aceleración. la aceleración es un cambio en la velocidad en el tiempo... Si una fuerza aplicada sobre un cuerpo genera un cambio en la velocidad, tambien funciona a la inversa: un cambio en la velocidad genera una fuerza en un cuerpo.
Pero tambien sabemos que la fuerza tiene velocidad y dirección.... y por lo tanto un cambio en la dirección crea una fuerza lo mismo que un cambio en la velocidad....

Por eso basta con desviar el flujo y no hace falta recurrir a succiones ni depresiones.

Por cierto, la fuerza es perpendicular a la dirección del flujo original y no a la cuerda de la vela, es el cambio de dirección en el flujo el que produce la fuerza.

[caribdis]

Originalmente publicado por jonam52

si es que nos han puesto unas gafas de sol tan oscuras de ideas recibidas que no vemos ni lo que tenemos delante de las narices y yo me incluyo tambien....

¿como que la succión es sobre la vela y no sobre los catavientos? o hay succion o no la hay y si la hay la hay sobre todo... ¿que es esto? ¿la succion de schroedinger que está viva y muerta al mismo tiempo?

luego protestais cuando digo que nos hablan de fuerzas "magicas" pero vamos... si esto no es mágico que venga Dios y lo vea...

Piensalo un poco cofrade Caribdis, que tu sabes de esto... ¿de verdad te cuadra una succión tan fuerte que actua sobre una vela tan grande como para desplazar un velero pero que no es capaz de actuar sobre unos catavientos?

Tú te quejas de como se dirigen a ti, pero tú también eres bueno despreciando a los demás..

Vamos a mantener la explicación de la acción y reacción.

La vela desvía el flujo, ejerciendo una fuerza sobre él y aparece una fuerza contraria que es la que propulsa el barco.

Cómo transmite la fuerza la vela al fluído?..simplemente por su situación en el flujo y la alteración que se produce en éste para rodearla. Sí que es el efecto Coanda, aunque haya flujo por los dos lados, el perfil desvía el flujo, y las dos caras lo hacen, el ejemplo de la cuchara en el chorro es clarísimo. Y en la vela las velocidades y las presiones son distintas en los dos lados, barlovento y sotavento. Y las capas de aire afectan unas a otras por viscosidad.

Y como se expresa la reacción?..un cohete expulsa gases en una dirección y aparece una fuerza en sentido contrario que impulsa al cohete, su aceleración se puede medir; la cuchara aleja el chorro y es atraída por el chorro....la vela lleva el flujo hacia barlovento y es impulsada hacia sotavento..y lo hace manteniendo distintas velocidades y presiones en barlovento y sotavento...pero la fuerza existe, y se expresa mediante presiones, que son de succión en sotavento y ligeramente positivas en barlovento..

Las presiones afectan a superficies, no afectan a una lana, el flujo es variado por la vela, no por la lana. La lana solamente se posiciona con respecto al flujo, y muestra si hay turbulencias, ponla en un obenque a ver que hace.

[jonam52]

Originalmente publicado por caribdis

Tú te quejas de como se dirigen a ti, pero tú también eres bueno despreciando a los demás..

Vamos a mantener la explicación de la acción y reacción.

La vela desvía el flujo, ejerciendo una fuerza sobre él y aparece una fuerza contraria que es la que propulsa el barco.

Cómo transmite la fuerza la vela al fluído?..simplemente por su situación en el flujo y la alteración que se produce en éste para rodearla. Sí que es el efecto Coanda, aunque haya flujo por los dos lados, el perfil desvía el flujo, y las dos caras lo hacen, el ejemplo de la cuchara en el chorro es clarísimo. Y en la vela las velocidades y las presiones son distintas en los dos lados, barlovento y sotavento. Y las capas de aire afectan unas a otras por viscosidad.

Y como se expresa la reacción?..un cohete expulsa gases en una dirección y aparece una fuerza en sentido contrario que impulsa al cohete, su aceleración se puede medir; la cuchara aleja el chorro y es atraída por el chorro....la vela lleva el flujo hacia barlovento y es impulsada hacia sotavento..y lo hace manteniendo distintas velocidades y presiones en barlovento y sotavento...pero la fuerza existe, y se expresa mediante presiones, que son de succión en sotavento y ligeramente positivas en barlovento..

Las presiones afectan a superficies, no afectan a una lana, el flujo es variado por la vela, no por la lana. La lana solamente se posiciona con respecto al flujo, y muestra si hay turbulencias, ponla en un obenque a ver que hace.

pido disculpas si he despreciado a alguien porque no era mi intención. Quizas si estuvieramos hablando en directo no habría habido algunos malos entendidos que pasan al escribir. En mi defensa quiero decir tambien que bastante poco me he quejado para la caña que se me ha dado en muchos post.

Insisto. ¿las alas de los aviones producen succión en la cara de sotavento? SI, PERO SOLO A PARTIR DE CIERTAS VELOCIDADES que en la vela no se dan.

Si sacas aire de una botella haces un vacio porque no puede entrar más aire a ocupar el sitio del que has sacado. Si lo haces al aire libre sin botella no puedes hacer ningun vacio por que ese espacio es ocupado inmediatamente por el aire de alrededor.... a menos que lo hagas tan rapido como el ala de los aviones a velocidades muy altas (comparadas con los veleros)... el ala desplaza una masa de aire tan rapido que el aire de alrededor no tiene tiempo a ocupar ese espacio inmediatamente porque el aire no tiene velocidad infinita y no se desplaza instantaneamente creando un vacio temporal y una succión. Como ya desde un principio nos han dicho que vela=ala de avión, estamos asimilando que cualquier efecto de las alas de los aviones es aplicable a las velas directamente y no es asi... la velocidad cambia las cosas.

Aun y todo en ese caso de velocidades tan altas, la Nasa dice que si calculas la fuerza de la succión por m2 de superficie a sotavento, la fuerza de sustentación real es mucho mayor que lo que se obtiene cuando se considera solo la presión y por lo tanto no es que sea incorrecto sino que es insuficiente como explicación del funcionamiento de un ala....

Si esto lo quieres aplicar a una vela no puedes porque la velocidad no es suficiente. No puedes decir que el flujo de aire es inconpresible y de desidad constante y hablar de succiones al mismo tiempo.

[groomete]

Originalmente publicado por Zephyros

Sigue apostando por la 1ª Ley de la Termodinámica que es una apuesta segura. La Energía no sólo se conserva sino que no se puede obtener o generar energía de donde no la hay o más de la que hay.
...

No por muchas veces que se haya dicho ya de esta Taberna deja de ser cierto que sois formidables. Algún día uno va a compartir aqui su declaración de la renta y seguro que le hacemos que salga a devolver

Muchas gracias Argu, caribdis, jiauka, Zephyros por vuestras detalladas respuestas. Lo cierto es que ver el proceso en términos de aceleración y no de velocidad es lo que ha hecho click, hasta el punto de que ahora me parece pelín ridicula mi pregunta .

Espero que el ligero cambio de enfoque del hilo quizás ayude a despejar algún mal rollo que veo que se estaba formando.... no vale la pena.

Gracias a todos por la generosidad de todas las respuestas.