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第194章 關於伯努利原理的設想 (第2/2頁)

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船帆上的每一點都作用了不同的壓力,壓力最強處位於弦深處,即船帆曲面最深處。

這也是氣流最快和壓力下降最大的地方,隨著氣流向後移動並分離,力量也隨之減弱。

這些力量的方向也會更改,在船帆的每一點上,該力量與帆面保持垂直,船帆前部的力量最強處也在最前方向上。

在船帆的中部,力量更改為側方向,或傾斜方向。

在船帆的後部,隨著風速的下降力量也逐漸減弱,並導致向後方向或往後拉的方向。

船帆各處上的壓力都可以計算出來,以便確定其每一面上前部、後部和牽引部位的相對力量。

因為向前的力量還是最強的,所以施加在船帆上的合力還稍偏向前的,但主要是側方向。

增加船帆作用以獲得更多向前的驅動力還導致側向力的更大的增加。

因此,當風施加在側面的力量達到最大時,船隻想要前行就涉及到船帆與風的迎角,還涉及船隻與水的阻力問題。

合力的方向與帆弦近乎垂直,當帆弦與船隻的中線平行時,主要力量幾乎完全施加在側面。

但是,如果船帆成一點兒角度,以便船帆產生的力量稍微向前,則船隻本身會立即前行。

這事由於船的中線即龍骨)作用於水的方式類似於船帆作用於風的方式。

龍骨產生的力量與船帆傾斜力相反的力量,它使船完全保持船帆形成的力量的方向。

並且儘管風帆合力始終作用於迎風的那面,但正確的迎角將使船隻前行。

船帆的角度距離船體中線越遠,著力點施加於正面相對於施加於側面的數量越多。

將正向力量的稍微調整與水相對於空氣的反向力量結合起來,我們將令船隻迎風前行,因為現在水流的阻力最小。

這和金不全說的大致類似,只不過,他只說了方法,而不知曉這其中的原理,但李沐陽穿越而來,恰好看過這伯努利原理,所以相當清楚這裡面的門道,一點就透,真正的讓他相當欣喜。

因為經過前世系統的科學教育,李沐陽知曉,這些壓力啊,壓強啊,角度啊,曲率啊,包括海船的自重,海水的流速,風速這些,真的都是可以計算出來的,這樣一來,就可以完美的利用伯努利原理來駕馭海船了,而不是單純的依靠船長的經驗。

比如,他完全可以在每艘海船上培養出一個數學團來操控海船,這個數學團可以依據他前世的那些公式等等,計算出海船在什麼樣的海水流速風速下,船帆要升多高,曲率是多少,和風的夾角多少度才最合適,這樣海船才可以在大海中獲得最完美的速度,把風力完美的利用。

包括逆風航行時也一樣,也是根據伯努利原理,流體速度增加,壓力就會減低。

空氣要繞過向外彎曲的帆面,必須加快速度,於是壓力減小,產生吸力,把船帆扯向一邊。

船帆背風一面因壓力降低而產生的吸力相當大,可比迎風一面把帆推動的力量大1倍。

風在帆兩側產生的吸力和推力,使船側向行駛

之所以是側向,是因為海船不能完全正面頂著風正面航行,一艘長12米的船可與風向成12-15度的夾角逆風行駛。

如果要正面迎著風的方向前進,必須以“之”字形路線航行。

逆風行駛時,船與風向的夾角越小,速度越慢。

舵手若以角度較大的“之”字形路線航行,船速會加快,不過航程會更長。

當船體斜向行駛時必須要保持帆面和風向完全平行,這樣船才不會被風往後吹。

這時空氣要繞過向外彎曲的前帆面,必須加快速度,於是壓力減小,後帆面的壓力增大。

所以產生了向前推動帆面的推力,這個推力可以分解為2個方向,一個平行於船體,一個把船體往前推。

同樣,這個角度這個力,也是可以想辦法計算出來的,計算出海船到底要以多大的角度‘之’字形航行,才能速度最快,航程最短,這都是完美啊。

一時間,李沐陽是頗為興奮和狂喜的這樣想著,已經在心裡默默總結,到底要用那些公式,才能把伯努利原理完美的利用了,好教授給手下的族人,讓他們學會用這些公式,去利用伯努利原理,明白怎樣完美的駕馭一艘海船。

……

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