Engineering

Navigando attraverso il vento

Regolare la vela e il timone mentre il vento apparente, la pressione della vela e la chiglia si combinano per muovere una barca a vela.

Di Mykhailo Makarov

Immagine reale dell’applicazione

Da provare

Confronta la propulsione del vento apparente con la resistenza della chiglia, quindi sterza con il timone.

Il modello e i suoi limiti

La scena segue l'imbarcazione. Nessuna simulazione validata di polarità, inclinazione o stato di mare dello yacht.

Equazioni del modulo

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

Altri esperimenti

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Hovercraft

Avvia il ventilatore di sostentamento e guarda il mezzo sollevarsi sulla gonna finché il cuscino ne porta il peso e l’aria sfugge da una luce di pochi centimetri, esattamente dove la curva del ventilatore incontra la fuga. Apri il gas sul mare: le onde del mezzo stesso frenano di più alla gobba vicino a sqrt(gL/pi), dove la scia è lunga quanto il mezzo - un’elica debole resta bloccata sotto alla velocità della formula chiusa, una forte la supera e corre alla velocità massima. Prova la spiaggia, dove non ci sono onde; rallenta il ventilatore finché il cuscino non riesce più a sollevare il mezzo dalla gonna.

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Aliante subacqueo

Manda un aliante subacqueo giallo da una nave oceanografica attraverso tre chilometri di oceano aperto senza alcuna elica: una vescica d’olio nel muso si gonfia e si sgonfia di un quarto di litro, la batteria scorre di un centimetro avanti o indietro, e le ali a freccia trasformano il leggero affondare o risalire in una lunga planata. Vola a dente di sega giù attraverso l’acqua illuminata dal sole e il termoclino fino al buio, dove il plancton luccica nella sua scia, e ogni discesa e ogni risalita stazionaria coincide con la sua formula chiusa - tan γ = CD/CL, la velocità dalla spinta netta, l’assetto dall’equilibrio dei momenti. Pompare fuori l’olio a 150 m costa 2ΔV·p; confronta cicli poco profondi e profondi, regola l’assetto con la batteria, dagli una vescica troppo piccola e guarda la discesa bloccarsi alla profondità neutra nel termoclino, ammorbidisci lo scafo o vola contro una corrente; l’autonomia con una batteria è stimata a ogni ciclo e ogni joule è seguito fino nell’acqua.

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Carrello ferroviario

Fai correre una sala montata con cerchioni conici su un binario di prova e guarda il suo percorso disegnato sulla massicciata, ingrandito trenta volte. Una sala libera percorre la sinusoide di Klingel, lunga 2 pi sqrt(b r0/lambda); legata al carrello da molle laterale e d’imbardata è stabile fino alla velocità critica data dal criterio di Routh-Hurwitz, e un colpo si smorza - vai il dieci per cento più veloce e lo stesso colpo cresce in serpeggio da bordino a bordino. Consuma i cerchioni verso un cono più ripido e la velocità critica cala, irrigidisci la molla d’imbardata e sale; metti il binario in curva e la sala si assesta allo spostamento dove pseudoslittamento e sospensione si equilibrano.