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Segeln gegen den Wind

Stellen Sie das Segel und das Ruder ein, während der scheinbare Wind, der Segeldruck und der Kiel zusammen ein Segelboot bewegen.

Von Mykhailo Makarov

Bild aus der Anwendung

Zum Ausprobieren

Ändern Sie die Windrichtung und den Schirmwinkel, vergleichen Sie den Windantrieb mit dem Kielwiderstand und steuern Sie dann mit dem Ruder.

Das Modell und seine Grenzen

Planares Flachsegel-Druckmodell mit seitlichem Kielwiderstand, die Szene folgt dem Boot. Keine validierten Yachtpolaren, Keeling oder Seestandssimulation.

Gleichungen des Moduls

Gleichungen
F_n = 0.5 rho A C_n v_n |v_n|
m dv/dt = F_sail + F_keel + F_drag

Weitere Experimente

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Luftkissenfahrzeug

Starten Sie das Hubgebläse und sehen Sie das Fahrzeug von seiner Schürze steigen, bis das Kissen sein Gewicht trägt und die Luft durch einen Spalt von wenigen Zentimetern entweicht, genau dort, wo die Gebläsekennlinie die Leckage trifft. Geben Sie über dem Meer Gas: die eigenen Wellen bremsen am stärksten am Buckel nahe sqrt(gL/pi), wo die Heckwelle eine Fahrzeuglänge lang ist - ein schwacher Propeller bleibt bei der geschlossenen Geschwindigkeit darunter hängen, ein starker bricht durch und läuft bis zur Höchstgeschwindigkeit. Versuchen Sie den Strand, wo es keine Wellen gibt; drosseln Sie das Gebläse, bis das Kissen das Fahrzeug nicht mehr von der Schürze hebt.

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Unterwassergleiter

Schicken Sie einen gelben Unterwassergleiter von einem Forschungsschiff aus über drei Kilometer offenen Ozean, ganz ohne Propeller: eine Ölblase in seiner Nase schwillt um einen Viertelliter an und schrumpft wieder, die Batterie gleitet einen Zentimeter nach vorn oder hinten, und die gepfeilten Flügel machen aus dem leichten Sinken oder Steigen einen langen Gleitflug. Er fliegt eine Sägezahnbahn hinab durch das sonnige Wasser und die Thermokline ins Dunkel, wo Plankton in seinem Kielwasser aufleuchtet, und jeder stationäre Tauch- und Steigflug stimmt mit seiner Formel überein - tan γ = CD/CL, die Geschwindigkeit aus dem Nettoauftrieb, die Neigung aus dem Momentengleichgewicht. Das Öl in 150 m herauszupumpen kostet 2ΔV·p; vergleichen Sie flache und tiefe Zyklen, trimmen Sie die Batterie, geben Sie ihm eine zu kleine Blase und sehen Sie den Tauchgang an der neutralen Tiefe in der Thermokline stecken bleiben, machen Sie den Rumpf weicher oder fliegen Sie gegen eine Strömung; die Reichweite mit einer Batterie wird aus jedem Zyklus geschätzt, und jedes Joule wird bis ins Wasser verfolgt.

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Eisenbahndrehgestell

Lassen Sie einen Radsatz mit kegeligen Laufflächen über ein Versuchsgleis laufen und sehen Sie seine Bahn, dreißigfach vergrößert, auf den Schotter gezeichnet. Ein freier Radsatz rollt Klingels Sinuslauf, 2 pi sqrt(b r0/lambda) lang; durch Quer- und Drehfedern an sein Drehgestell gebunden, ist er bis zur kritischen Geschwindigkeit des Routh-Hurwitz-Tests stabil, und ein Stoß klingt ab - zehn Prozent schneller wächst derselbe Stoß zum Wellenlauf von Spurkranz zu Spurkranz. Verschleißen Sie die Laufflächen zu einem steileren Kegel, und die kritische Geschwindigkeit sinkt, versteifen Sie die Drehfeder, und sie steigt; legen Sie das Gleis in einen Bogen, und der Radsatz stellt sich auf den Versatz ein, bei dem Schlupf und Federung sich ausgleichen.