Engineering

Navegando a través del viento

Ajusta la vela y el timón mientras el viento aparente, la presión de la vela y la quilla se combinan para mover un velero.

Por Mykhailo Makarov

Imagen real de la aplicación

Qué probar

Cambie la dirección del viento y el ángulo de la hoja, compare la propulsión del viento aparente con la resistencia de la quilla, luego dirija con el timón.

El modelo y sus límites

Modelo de presión de vela plana planar con resistencia lateral de la quilla. La escena sigue al barco, sin polares de yate validados, inclinación o simulación del estado del mar.

Ecuaciones del módulo

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

Otros experimentos

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Aerodeslizador

Arranca el ventilador de sustentación y mira el vehículo elevarse sobre su faldón hasta que el colchón sostiene su peso y el aire escapa por una holgura de pocos centímetros, justo donde la curva del ventilador corta la fuga. Abre gas sobre el mar: las propias olas del vehículo frenan más en la joroba cerca de sqrt(gL/pi), donde la estela mide una eslora - una hélice débil se queda atascada debajo a la velocidad de la fórmula cerrada, una fuerte la supera y llega a su velocidad máxima. Prueba la playa, donde no hay olas; frena el ventilador hasta que el colchón ya no levante el vehículo del faldón.

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Planeador submarino

Envía un planeador submarino amarillo desde un buque oceanográfico a través de tres kilómetros de océano abierto sin hélice alguna: una vejiga de aceite en su morro se hincha y se encoge un cuarto de litro, la batería se desliza un centímetro hacia delante o hacia atrás, y las alas en flecha convierten el leve hundimiento o ascenso en un largo planeo. Vuela en diente de sierra hacia abajo a través del agua soleada y la termoclina hasta la oscuridad, donde el plancton destella en su estela, y cada inmersión y cada ascenso estacionario coincide con su fórmula cerrada - tan γ = CD/CL, la velocidad a partir de la flotabilidad neta, el cabeceo a partir del equilibrio de momentos. Bombear el aceite hacia fuera a 150 m cuesta 2ΔV·p; compara ciclos someros y profundos, ajusta el trimado con la batería, dale una vejiga demasiado pequeña y mira cómo la inmersión se atasca en la profundidad neutra dentro de la termoclina, ablanda el casco o vuela contra una corriente; la autonomía con una batería se estima en cada ciclo y cada julio se sigue hasta el agua.

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Bogie ferroviario

Haz rodar un eje montado de ruedas cónicas por una vía de pruebas y mira su trayectoria dibujada sobre el balasto, ampliada treinta veces. Un eje libre recorre la sinusoide de Klingel, de longitud 2 pi sqrt(b r0/lambda); unido a su bogie por muelles lateral y de guiñada es estable hasta la velocidad crítica del criterio de Routh-Hurwitz, y un golpe se amortigua - ve un diez por ciento más rápido y el mismo golpe crece en un lazo de pestaña a pestaña. Desgasta las ruedas hacia un cono más empinado y la velocidad crítica baja, endurece el muelle de guiñada y sube; mete la vía en una curva y el eje se asienta en el desplazamiento donde pseudodeslizamiento y suspensión se equilibran.