Під вітрилами проти вітру
Важко уявити собі, як можуть парусні судна йти «проти вітру» - або, за висловом моряків, йти «в бейдевінд». Правда, моряк скаже вам, що прямо проти вітру йти під вітрилами не можна, а можна рухатися лише під гострим кутом до напрямку вітру. Але кут цей малий - близько чверті прямого кута, - і видається, мабуть, однаково незрозумілих: плисти чи прямо проти вітру або під кутом до нього в 22 °.
На ділі це, однак, не байдуже, і ми зараз пояснимо, яким чином можна силою вітру йти назустріч йому під невеликим кутом. Спочатку розглянемо, як взагалі діє вітер на вітрило, т. Е. Куди він штовхає вітрило, коли дме на нього. Ви, ймовірно думаєте, що вітер завжди штовхає вітрило в ту сторону, куди сам дме. Але це не так: куди б вітер не дув, він штовхає парус перпендикулярно до площини вітрила. Справді: нехай вітер дме в напрямку, зазначеному стрілками на малюнку нижче; лінія АВ позначає вітрило.
Вітер штовхає вітрило завжди під прямим кутом до його площини.
Так як вітер напирає рівномірно на всю поверхню вітрила, то замінюємо тиск вітру силою R, яка додається до середини вітрила. Цю силу розкладемо на дві: силу Q. перпендикулярну до вітрила, і силу Р, спрямовану уздовж нього (див. Рис. Вгорі, праворуч). Остання сила нікуди але штовхає вітрило, так як тертя вітру про полотно незначно. Залишається сила Q. яка штовхає вітрило під прямим кутом до нього.
Знаючи це, ми легко зрозуміємо, як може вітрильне судно йти під гострим кутом назустріч вітру. Нехай лінія КК зображує кільову лінію судна.
Як можна йти на вітрилах проти вітру.
Вітер дме під гострим кутом до цієї лінії в напрямку, зазначеному поруч стрілок. Лінія АВ зображує вітрило; його поміщають так, щоб площина його ділила навпіл кут між напрямком кіля і напрямком вітру. Прослідкуйте на малюнку за розкладом сил. Напір вітру на вітрило ми зображуємо силою Q. яка, ми знаємо, повинна бути перпендикулярна до вітрила. Силу цю розкладемо на дві: силу R. перпендикулярну до кіля, і силу S. спрямовану вперед, уздовж кільової лінії судна. Так як рух судна в напрямку R зустрічає сильний опір води (кіль в вітрильних судах робиться дуже глибоким), то сила R майже повністю врівноважується опором води. Залишається одна лише сила S. яка, як бачите, спрямована вперед і, отже, спонукає судно під кутом, як би назустріч вітру. [Можна довести, що сила S отримує наибольшое значення тоді, коли площина вітрила ділить навпіл кут між напрямками кіля і вітру.]. Звичайно це рух виконується зигзагами, як показує малюнок нижче. Мовою моряків такий рух судна називається «лавировкой» в прямому розумінні слова.
Лавірування парусного судна.