Vela ¿Qué deducimos de esto?

[Garbinet]

Videos juntos

Viento por la amura: de ceñida.
Vela plana
Vela entre 30º y 35º.
Sin viento en sotavento
El "barco" avanza (aquí he necesitado mayor superfície vélica y unas buenas orzas).




Viento de través
Vela plana
Vela a 45º
Sin viento en sotavento
El "barco" avanza




Conclusión:

Los barcos no avanzan por la diferencia de velocidades barlovento-sotavento o una menor presión en sotavento (equivocación 1, equivocación 2, equivocación 3).
Estos efectos existen pero contribuyen poco. Los videos muestran que son de hecho innecesarios, puesto que la maqueta avanza con cero viento en sotavento.

Los barcos avanzan porque la vela desvía el viento hacia popa. El efecto neto equivale a tener un ventilador en el mástil apuntado a popa (video, imagen, video).

En los videos se ve que el avance es posible utilizando deflexión solamente en el lado de barlovento. En el caso real (gracias Oscar) y con el perfil adecuado, tanto barlovento como sotavento deflectan el aire hacia popa.


El efecto suelo (que incrementa la sustentación de los aviones) corrobora que es el flujo de aire que sale hacia atrás (barcos) hacia abajo (aviones) el responsable: dado que el suelo, obviamente, es sólido; el flujo tiene más sustentación.

Finalmente, un indicio: no es casualidad que cuanto más ceñimos (más nos acercamos al viento), la vela esté más cazada (menos abierta) porque el ángulo para deflectar el viento a popa es menor: en ceñida el viento "casi" ya va hacia popa. Igualmente: si tenemos viento aparente de través, el ángulo de la botavara es 45 que es el que refleja dicho viento a popa.

Referencias

Artículo, por D. Anderson (Fermi Lab.) y S. Eberhard (Boeing)

Physics of flight. K. Weltner, M. Ingelman (Univ. Frankfurt)

The conventional or standard explanation of aerodynamic lift states the higher streaming velocity at the upper side of the airfoil as cause of the lower pressure, due to Bernoulli’s law. But a higher streaming velocity is the effect of a lower pressure and never its cause. The cause of the aerodynamic lifting force is the downward acceleration of air by the airfoil - which depends on the angle of attack and its velocity.

Explicación 1 (NASA)

Explicación 2 (video)

Blog de Yuri

Otro blog

Foro de física

Anotaciones del artículo de la wikipedia sobre sustentación (recomendable leer las citas).

Otras Referencias

Bernoulli no explica por qué vuelan los aviones.

Así vuela un avión (Prof. de física)

Video

Foro de aviación

Para quien quiera cálculos (si son correctos):

https://ricuti.com.ar/no_me_salen/hi...ica/fN_13.html

Con esta fuerza de sustentación (effecto Bernouilli) no alcanza para sostener un Airbus 330, que pesa 230 toneladas en el despegue con los tanques llenos. La fuerza neta se alcanza con el ángulo de ataque de las alas que "muestra" más la parte inferior a la dirección de avance (tal como lo muestra el esquema de arriba). Esa inclinación empuja el aire hacia abajo y por acción y reacción el aire empuja al avión hacia arriba. Este efecto es el predominante durante el vuelo de crucero y representa el 80% de la sustentación allá arriba, a 10,5 km de altura. Bernoulli colabora con apenas el 20% restante.

[enturbiapozas]

Yo deduzco que si pones un artefactito con cuatro ruedas en una superficie de tela o papel y con secador de mano le lanzas aire desde noventa grados y con un cartoncito a cuarentay cinco grados, el invento avanza por la paralela al secador de mano. Saludos ,Garbinet.

[markuay]

Yo deduzco que estas aburrido.

[JVPIT3R]

Pueeees...a parte de que los principios de la física, y en particular las leyes de newton y eventualmente bernuilli, se cumplen según lo previsto...no veo por donde pueden ir los tiros de la pregunta
Una cerve para el que lo adivine!!!

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[juan2]

Sería interesante ver también si ciñe :-)

[JVPIT3R]

Originalmente publicado por juan2

Sería interesante ver también si ciñe :-)

Para ceñir, poniéndose muy preciso, necesitaría que el aire que se separa por sotavento recorra un camino mayor que el de barlovento, para lo cual conviene que el cartoncito esté un poco redondeado

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[Garbinet]

Originalmente publicado por JVPIT3R

Para ceñir, poniéndose muy preciso, necesitaría que el aire que se separa por sotavento recorra un camino mayor que el de barlovento, para lo cual conviene que el cartoncito esté un poco redondeado

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Este video, lo que demuestra es que la hipótesis "del camino mayor por sotavento" no es la que explica el movimiento de los barcos a vela (ni de los aviones): el coche avanza perfectamente con vela plana (y por ende simétrica) y con 0 viento en sotavento.

Ya sé que lleva décadas instalada en el ideario y muchas personas lo tienen tan asumido que se enfandan, y mucho, cuando les dices que no es así. Pero simplemente no es cierta: contraejemplos a parte del video hay muchos:

+ barcos ciñendo con velas simétricas (misma longitud de la cara de sotavento y barlovento)





https://youtu.be/C_XRWhS7978?t=176





+ aviones con caras asímetricas volando invertidos (debería ser imposible según la hipótesis de asimetría)



Y un sinfín de otros ejemplos.

Atención: no estoy diciendo que la hipótesis de "diferencia longitud de caminos" no contribuye. Lo hace, pero por sí solo este efecto es insuficiente. De hecho: es innecesario como se ve en el barco naranja y verde que tienen velas sólidas simétricas (misma longitud en ambas caras). Si el efecto esencial fuera el de diferencia de longitudes (caras asimétricas) esos barcos o no ceñirían o deberían tener una vela asimétrica y entonces solo podrían ceñir a una banda. Aún así, la forma característica asimétrica de la vela contribuye a mejorar notablemente los efectos que realmente impulsan el barco, y por lo tanto sí tiene razón de ser.

Los dos efectos que provocan el moviento de los barcos (y la sustentación de los aviones) son la incidencia del viento en barlovento y especialmente el desvío (deflección) del viento hacia popa.

Excepto en el rumbo de popa redonda, que funciona exclusivamente por "empuje" (y por ello en él no hace falta la orza como anti-deriva) en todos los demás rumbos el ángulo de la vela respecto crujía es tanto menor como más de proa venga el viento: el necesario para redirigir el viento hacia popa. El efecto neto
es como si en vez de vela tuviéramos un ventilador apuntado a popa.

https://youtu.be/fs7gXW6AHjc?t=272

Me pongo a resguardo antes que me tiréis los taburetes, pero es lo que hay.

[Garbinet]

Un apunte más:

Yatching World

How it works

Setting aside the inflatable aspect for a moment, the first issue to deal with is the wing itself. It’s a fact that symmetrical wing sections are more efficient than soft sails, and while solid wings have been around for some time, broader acceptance came just over 10 years ago when the America’s Cup switched to cats for the 34th Cup in San Francisco.

Cómo funciona:

dejando de lado el asunto del inflado, el primer tema que tratar es el ala en sí misma. Es un hecho que las secciones alares simétricas son más eficientes que las alas blandas y que, aunque las velas sólidas aparecieron hace algo de tiempo, su amplia aceptación llegó hace 10 años cuando la Copa del América cambio a catamaranes para edición 34 en San Francisco.

Sail Magazine

[Garbinet]

Este zanja la cuestión.

Viento por la amura: de ceñida
Vela plana
Vela a 30 o 35º
Sin viento en sotavento
El "barco" avanza (aquí he necesitado mayor superfície vélica y unas buenas orzas).

[Garbinet]

Originalmente publicado por juan2

Sería interesante ver también si ciñe :-)

También ciñe, también.

[juan2]

Impresionante !

[Butxeta]

Muchas gracias por atreverte a abrir un melón complicado.

Dado el nivel técnico que subyace en el tema, imagino que has abierto este hilo porque te sientes capaz de explicar a los legos como funciona de verdad un perfil.

Estaría bien que, si te apetece, entres a comentar el funcionamiento de los distintos tipos de alas-velas utilizadas recientemente por los barcos de Copa América. Llegando a los actuales, si es posible.

Y por pedir, un comentario sobre como la misma física, pero en un fluido no compresible, proporciona sustentación suficiente para que los barcos con foils vuelen.

[JVPIT3R]

Bueno, yo soy un creyente del efecto bernuilli. He vivido de él unos cuantos años como para apostatar ahora...
No veo necesario una superficie asimétrica para que se produzca. Basta, por ejemplo, con diferentes espesores de la capa límite, u otros factores. Lo que me resulta evidente es la participación del fenómeno en el funcionamiento de las velas ordinarias.
Esto no significa que no interfieran otros fenómenos (en mi intervención habló primero de las leyes de Newton).
No entraría a dimensionar la contribución de cada efecto, aunque coincido en que será mayor la contribución del efecto bernuilli cuanto más a proa se encuentre el viento.
Pero bueno, que una cosa no contradice la otra!
Un vinin de la concordia

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[Jamama]

¿Sería posible que dierais una explicación completa y para no expertos?. A mi me ayudaría mucho a navegar mejor a vela.

Para animaros unas buenas rondas para todos!!!

[Garbinet]

Originalmente publicado por Butxeta

Muchas gracias por atreverte a abrir un melón complicado.

Dado el nivel técnico que subyace en el tema, imagino que has abierto este hilo porque te sientes capaz de explicar a los legos como funciona de verdad un perfil.

Más bien me he sentido cómodo demostrando cómo NO funciona un perfil. Como no te veo muy convencido, puedes aplicar el método científico y reproducir los experimentos de los videos que he adjuntado; para luego dar una explicación de porqué se mueve el coche con viento de través Y de ceñida con una vela que es un cartón totalmente plano y con 0 viento en sotavento. Además de mis videos están por ahí dos con velas sólidas simétricas (con mismo recorrido en sotavento y barlovento) que desmontan la hipótesis de la diferencia de longitudes.

Por supuesto quel perfil de la vela es muy importante y contribuye porque mejora la canalización del aire; pero si ese fuera EL efecto, con 0 viento en sotavento no se movería el coche, contrariamente a lo que muestran los videos.

Pongamos las cosas al revés: si créeis que el efecto verdadero es que por sotavento el aire pasa más rápido que por barlovento haced una maqueta con perfil característico rígido (y más largo por sotavento) y poned el ventilador solo por el lado de sotavento. Esto debería maximizar el efecto de diferencia de velocidades: 0 en barlovento, todo en sotavento, por tanto: mucha menos presión en sotavento por tanto mayor empuje. Haced un video y lo compartís. Suerte.

Originalmente publicado por Jamama

¿Sería posible que dierais una explicación completa y para no expertos?. A mi me ayudaría mucho a navegar mejor a vela.

Para animaros unas buenas rondas para todos!!!

Desde luego que para navegar ni hace ni hizo nunca falta saber física. En todo caso, este enlace tenéis lo que habéis pedido, que lo cuenta mucho mejor que yo: http://www.lapizarradeyuri.com/2010/...uela-un-avion/

Saludos cordiales.

[Butxeta]

Originalmente publicado por Garbinet

Como no te veo muy convencido...


Desde luego que para navegar ni hace ni hizo nunca falta saber física. En todo caso, este enlace tenéis lo que habéis pedido, que lo cuenta mucho mejor que yo: http://www.lapizarradeyuri.com/2010/...uela-un-avion/

Saludos cordiales.

Pues no se por qué no me ves convencido

Pero si no eres Yuri...

Estaría bien que alguien con el nivel necesario se tomara el tiempo de poner negro sobre blanco algunas cosas...

Seguiremos esperando.

[Garbinet]

Originalmente publicado por JVPIT3R

Bueno, yo soy un creyente del efecto bernuilli. He vivido de él unos cuantos años como para apostatar ahora...
No veo necesario una superficie asimétrica para que se produzca. Basta, por ejemplo, con diferentes espesores de la capa límite, u otros factores. Lo que me resulta evidente es la participación del fenómeno en el funcionamiento de las velas ordinarias.
Esto no significa que no interfieran otros fenómenos (en mi intervención habló primero de las leyes de Newton).
No entraría a dimensionar la contribución de cada efecto, aunque coincido en que será mayor la contribución del efecto bernuilli cuanto más a proa se encuentre el viento.
Pero bueno, que una cosa no contradice la otra!
Un vinin de la concordia

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Durante mucho tiempo yo no conocía otra explicación que ésta. Sin embargo nunca me lo llegué a creer.

Vale: pongamos que por diferencia de velocidades barlovento-sotavento (o por cualquier otro motivo) en el lado de sotavento hay menos presión. De hecho estoy convencido que el aire corre más rápido por sotavento y que efectivamente en el lado de sotavento HAY menos presión (esto es evidente o el barco no escoraría hacia sotavento).

Pero lo que no me cuadró nunca es que para "rellenar esa zona de baja presión" tenga que ser la vela NECESARIAMENTE, y con ella el barco entero, quien se dirija (por succión) hacia la baja presión. Resulta que la zona de baja presión está rodeada por aire por todos lados, menos el lado de la vela, y ese otro aire también ha de verse succionado hacia la zona de baja presión.

[Garbinet]

Originalmente publicado por Butxeta

Pues no se por qué no me ves convencido

Pero si no eres Yuri...

Estaría bien que alguien con el nivel necesario se tomara el tiempo de poner negro sobre blanco algunas cosas...

Seguiremos esperando.

Por casualidad, ¿tienes alguna hipótesis que explique el movimiento con todo el viento en barlovento y 0 viento en sotavento yendo de ceñida?

[Maxipaco]

Buenas tardes y unas copitas de buen tinto.

El avión de alas asimétricas puede volar en invertido gracias al mayor ángulo de ataque que se emplea. Lo digo por propia experiencia.

Existen muchos aviones con perfiles simétricos. Normalmente cazas.

Lo de la sustentación es cierto y se aplica a las velas como a las alas.

Un abrazo

[Oscar1966]

Originalmente publicado por Garbinet

Pongamos las cosas al revés: si créeis que el efecto verdadero es que por sotavento el aire pasa más rápido que por barlovento haced una maqueta con perfil característico rígido (y más largo por sotavento) y poned el ventilador solo por el lado de sotavento. Esto debería maximizar el efecto de diferencia de velocidades: 0 en barlovento, todo en sotavento, por tanto: mucha menos presión en sotavento por tanto mayor empuje. Haced un video y lo compartís. Suerte.

Creo que eso que propones se llama efecto coanda, no me tiréis sillas si me he equivocado con el nombre.
Haz este experimento. Coge una cuchara, ponla boca abajo, sujeta por el mango aproxima el lado convexo a un chorro de agua de un grifo, verás como la cuchara quiere meterse dentro del chorro cuando por su forma el agua debería de empujarla hacia afuera.

En tus videos del cochecito deduzco lo siguiente. En el primero la vela está en perdida, pero el drag o resistencia se dirije hacia la proa, y por ello aunque sea de forma poco eficiente el cochecito se mueve hacia adelante. En el segundo video, el de la ceñida, el chorro de aire en el intrados de la vela succiona aire del extrados por el borde de fuga, cosas de la aerodinámica, y así creas una fuerza de sustentación en tu ala que empuja el carrito hacia adelante.

Saludos, Oscar

[Garbinet]

Originalmente publicado por Oscar1966

En tus videos del cochecito deduzco lo siguiente. En el primero la vela está en perdida, pero el drag o resistencia se dirije hacia la proa, y por ello aunque sea de forma poco eficiente el cochecito se mueve hacia adelante. En el segundo video, el de la ceñida, el chorro de aire en el intrados de la vela succiona aire del extrados por el borde de fuga, cosas de la aerodinámica, y así creas una fuerza de sustentación en tu ala que empuja el carrito hacia adelante.

En ambos casos los catavientos de sotavento están caídos. Si se succionara aire por sotavento se vería claramente que no están caídos.

El empuje deviene porque la vela deflecta el viento hacia popa y el efecto neto equivale a poner un ventilador en el mástil apuntando hacía atrás.



Helo aquí en un caso extremo barco autopropulsado

Por cierto, esto de deflectar el aire también o hacen los aviones al aterrizar. Es un efecto importante o no lo utilizarían

reverse thrust

[EDGO]

La teoría trata de explicar lo que sucede en la práctica. Si tan claro lo tienes cambia tu vela por otra cosa como el plano de cartón del cochecito y nos explica lo bien que navegas y las regatas que ganas y la de pasta que te has ahorrado.
Un avión no es exactamente un velero, creo que todos llevan motores muy potentes. El efecto que dices existe (en popa al 100%).....bernoulli también y otros cuántos más (plank, etc...).

[markuay]

Originalmente publicado por Garbinet

Por casualidad, ¿tienes alguna hipótesis que explique el movimiento con todo el viento en barlovento y 0 viento en sotavento yendo de ceñida?

Así de pronto se me ocurre que en la vida real el viento no actúa solo en la cara de Barlovento como en el vídeo, sopla por todas partes, también en sotavento.

Pero vamos, que o tengo intención de meterme en este avispero.

[Oscar1966]

Bueno, sin ánimo de ofender, creo que los dos experimentos que has hecho son un poco forzados para demostrar tu teoría. El secador lanza el chorro de aire en una zona muy pequeña. En la realidad toda la vela estaría inmersa en un flujo de aire que la rodearia, y su flujo se vería afectado por la misma vela.
En el primer caso, con vela en perdida, el principio de acción y reacción es el que predomina. Igualmente lo podría explicar con la polar de un ala con un ángulo de ataque tan elevado que hace que toda la capa limite del extrados se haya desprendido y por tanto no genere sustentación, sólo resistencia. Pero el mejor ejemplo lo puedes hacer tu mismo en la vida real. Te pones con el velero parado y que el viento real entre por el través, sólo la mayor izada y en bandera, es decir, que no porte. Cazas rápidamente la mayor hasta un ángulo de 45° y cuando el velero se empiece a mover sigues cazando, tu objetivo es mantener un ángulo de entrada de viento aparente en la mayor de 45 o más grados. En este caso tu velocidad será baja, mucha escoria y mucho abatimiento, la vela trabaja mal porque no porta bien y funciona prácticamente como un muro contra el viento. Después repites el experimento pero cazando lentamente la mayor e intentando que el ángulo entre la vela y el viento aparente sea más o menos de 15°, verás que alcanzas más velocidad, menos escora y menos abatimiento. ¿Que ha pasado? Que ahora la vela funciona como el ala de un avión, creando sustentación y reduciendo la resistencia. En el primer caso predomina la presión estática de la fuerza del viento sobre la vela (accion-reaccion), en el segundo caso predomina la fuerza aerodinámica.

Saludos, Oscar.

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[INAF]

https://youtu.be/b4F5Kr6ecXs
Estos son videos con experimentos caseros del efecto Bernoulli. Interesante sobretodo el del papel.