当迎风驶帆时船是在风的什么力推动下前近的

2024-05-07 15:54

1. 当迎风驶帆时船是在风的什么力推动下前近的

当迎风驶帆时船正是在风的静压力推动下前进的。
由“流速增加,压强降低”的伯努利原理知道,当空气向一个方向流动时,它向侧面作用的力就要相对减小。也就是说气体流动速度越大的地方,动压力压强越大,而静压力压强越小。流速愈小的地方,动压力压强愈小而静压力压强愈大。这样气体流速小的地方对流速大的地方就会产生一个侧向的压力,这个力称为静压力。

当迎风驶帆时船是在风的什么力推动下前近的

2. 当迎风行驶时,船正是在风的什么推动下前进

人们通常认为帆船只能沿风吹动的方向移动,即顺风移动。 但三角帆使帆船还能够迎着风移动(逆风移动)。 
在理解如何逆风移动之前,我们首先需要了解一些与船帆有关的知识。

船帆的最先着风之帆缘称作前缘,它位于船只的前部. 后部的船翼后缘称作帆的后缘。 从前缘到帆的后缘的假想水平线称作弦. 船帆的曲度称作吃水,并且从弦到最大吃水点的垂直距离称作弦深。 充满空气以形成凹面弯曲的船帆的一面称作迎风面.向外吹以形成凸起形状的一面称作背风面. 了解了这些术语后,再看帆船运动。

船只借助帆的每一面所产生的力量沿着迎风方向移动. 迎风面的正向力量(推力)和背风面的负向力量(拉力)合在一起形成了合力,这两种力量都作用于同一方向. 尽管您可能不认同,但拉力确实是这两种力量中较强的力量。
1738年,科学家丹尼尔·伯努利发现,气流速度与周围自由气流成比例增加,从而导致压力的降低,而这可令气流速度更快. 这种情况在帆的背风面发生即空气流动速度加快并在帆的后面形成低压区域。
为什么空气会加速?空气与水一样,都是流动的。当风汇聚并且风被帆分开时,一些风附着在凸起面(背风面)并将帆扯起. 为了其上“未附着”的空气穿过帆,帆必须向不受帆影响的气流外弯曲. 但此类的自由气流往往保持其直线流动并妨碍航行. 自由气流和弯曲的船帆合在一起形成了一个窄道,起初的气流必须从中经过. 因为它不能自行压缩,所以空气必须加速以从该窄道挤过. 这就是气流速度在帆的凸起面增加的原因。
一旦发生这一情况,伯努力的理论就得以生效. 窄道中增加的气流要快于周围的空气,并且在气流速度加快的区域压力将下降.这就产生了链式反应.随着新的气流接近最先着风之帆缘并分开,它更多地流向背风面——气流被吸引到低压区域并被高压区域所排斥. 现在即使更大块的空气也必须更快地挤进凸起帆面和自由气流形成的窄道,这令空气压力更低. 这一情况不断发展直至达到现有风力条件的最大速度,并且在背风面形成最大低压区域. 请注意,只有在气流达到曲面(弦深)的最深点后气流才增加。在达到这一点之前,空气不断汇聚和加速. 超出这一点后,空气分开并减速,直到再次与周围空气速度相当。
在其间,在帆的迎风面发生相反的情况. 随着更多的空气流过背风面,迎风面上流过帆的凸起面和自由气流之间的扩展空间的空气将减少.由于这些气流四散流动,所以其流速下降到比周围空气还低的速度,这导致压力增加。

在了解了这些潜在的力量之后,我们如何在实际中借助这些力量来使船只移动呢? 我们需要在风帆和风之间建立理想的关系,使风不但加速流动,而且可以沿着帆的凸起面流动.船帆和风之间的这一关系的一部分称作迎角. 描绘与风平直的船帆. 空气均匀分开到每一面上 - 船帆下垂而不是充满成弯曲形状,空气没有加速以在背风面形成低压区域,并且船只没有移动。 但如果船帆与风向刚好成正确角度,则船帆会一下子充满风并产生空气动力。
迎角的角度必须十分精确. 如果该角度保持与风太近,则船帆的前部将“抢风”或摆动. 如果其角度太宽,则沿着帆的曲面流动的气流将分开并且周围的空气重新聚合. 这一分离产生了旋转空气的“停转区域”,导致风速下降、压力增加. 因为船帆的曲率将始终导致帆的尾端与风向所成的角度大于与最先着风之帆缘所成角度,所以帆的后缘的空气不能沿着曲面流动并返回周围自由空气的方向. 理想上讲,在气流到达帆的后缘前不应开始分离. 但随着船帆的迎角加宽,分离点逐渐前移并将其后的一切保留在停转区域。
除了迎角保持正确角度以使空气能够顺利通过外,关于风与帆关系的另一重要因素就是船帆必须具有正确的曲率,以保证空气始终附着在船尾. 如果曲线太小,则气流将不弯曲,并且将不会产生导致速度增加的压挤效果. 如果曲线太大,则气流不能被附着. 因此,只有在曲率不太大并且迎角不太宽的情况下才能发生分离。

这样,我们现在就知道风帆压力是如何在理论上和实际中形成的. 但这些压力是如何令船只前行的呢? 

在海平面上,每平方米的气压是 10 吨. 当船帆的背风面上的气流加速时,您从上文可以知道,气压将下降. 假定每平方米将下降 20 千克. 同样,迎风面上的气压将增加 - 假定每平方米增加 10 千克(请记住,下拉压力强于推送压力). 并且即使背风压力是负向并且迎风压力是正向的,它们都作用于同一方向. 因此现在我们每平方米约有共 30 千克的压力. 将其乘以 10 平方米风帆大小,我们在该风帆上已产生了共 300 千克的合力。
船帆上的每一点都作用了不同的压力. 压力最强处位于弦深处,即船帆曲面最深处. 这也是气流最快和压力下降最大的地方. 随着气流向后移动并分离,力量也随之减弱.这些力量的方向也会更改.在船帆的每一点上,该力量与帆面保持垂直. 船帆前部的力量最强处也在最前方向上. 在船帆的中部,力量更改为侧方向,或倾斜方向.在船帆的后部,随着风速的下降力量也逐渐减弱,并导致向后方向或往后拉的方向。
船帆各处上的压力都可以计算出来,以便确定其每一面上前部、后部和牵引部位的相对力量. 因为向前的力量还是最强的,所以施加在船帆上的合力还稍偏向前的,但主要是侧方向. 增加船帆作用以获得更多向前的驱动力还导致侧向力的更大的增加. 

因此,当风施加在侧面的力量达到最大时,船只是如何前行的呢? 这涉及船帆与风的迎角,还涉及船只与水的阻力问题。

合力的方向与帆弦近乎垂直. 当帆弦与船只的中线平行时,主要力量几乎完全施加在侧面. 但是,如果船帆成一点儿角度,以便船帆产生的力量稍微向前,则船只本身会立即前行. 这是为什么呢? 船的中线(即龙骨)作用于水的方式类似于船帆作用于风的方式. 龙骨产生的力量与船帆倾斜力相反的力量 - 它使船完全保持船帆形成的力量的方向. 并且尽管风帆合力始终作用于迎风的那面,但正确的迎角将使船只前行。

船帆的角度距离船体中线越远,着力点施加于正面相对于施加于侧面的数量越多。将正向力量的稍微调整与水相对于空气的反向力量结合起来,我们将令船只迎风前行,因为现在水流的阻力最小。

3. 帆船在迎风行驶时为什么能前进?

如图,当用力F压以放在光滑水平桌面的刻度尺,那么,刻度尺向左还是向右运动?答案是肯定的,一定想左运动,同样,把尺面当作帆面,风从F方向吹来,那么船一定也是向左运动的,既是迎风行驶了。
图像传不上来,看我空间里1吧http://hi.baidu.com/jackson_sun/album/item/5126811bdf07f35a8618bfaa.html 
事实上受力分析,由于弹力沿垂直接触面,故就是F合,其效果就是使物体向左运动和向下紧压平面

帆船在迎风行驶时为什么能前进?

4. 猛虎万么看看网当迎风驶帆时船正是在风的什么推动下前进的

当迎风驶帆时船正是在风的逆风推动下前进。
1738年,科学家丹尼尔·伯努利发现,气流速度与周围自由气流成比例增加,从而导致压力的降低,而这可令气流速度更快. 这种情况在帆的背风面发生即空气流动速度加快并在帆的后面形成低压区域。
船帆的最先着风之帆缘称作前缘,它位于船只的前部. 后部的船翼后缘称作帆的后缘。 从前缘到帆的后缘的假想水平线称作弦. 船帆的曲度称作吃水,并且从弦到最大吃水点的垂直距离称作弦深。 充满空气以形成凹面弯曲的船帆的一面称作迎风面.向外吹以形成凸起形状的一面称作背风面. 了解了这些术语后,再看帆船运动。
船只借助帆的每一面所产生的力量沿着迎风方向移动. 迎风面的正向力量(推力)和背风面的负向力量(拉力)合在一起形成了合力,这两种力量都作用于同一方向. 尽管您可能不认同,但拉力确实是这两种力量中较强的力量。
为什么空气会加速?空气与水一样,都是流动的。当风汇聚并且风被帆分开时,一些风附着在凸起面(背风面)并将帆扯起. 为了其上“未附着”的空气穿过帆,帆必须向不受帆影响的气流外弯曲。
但此类的自由气流往往保持其直线流动并妨碍航行. 自由气流和弯曲的船帆合在一起形成了一个窄道,起初的气流必须从中经过. 因为它不能自行压缩,所以空气必须加速以从该窄道挤过. 这就是气流速度在帆的凸起面增加的原因。
一旦发生这一情况,伯努力的理论就得以生效. 窄道中增加的气流要快于周围的空气,并且在气流速度加快的区域压力将下降.这就产生了链式反应.随着新的气流接近最先着风之帆缘并分开,它更多地流向背风面——气流被吸引到低压区域并被高压区域所排斥。
现在即使更大块的空气也必须更快地挤进凸起帆面和自由气流形成的窄道,这令空气压力更低. 这一情况不断发展直至达到现有风力条件的最大速度,并且在背风面形成最大低压区域。
请注意,只有在气流达到曲面(弦深)的最深点后气流才增加。在达到这一点之前,空气不断汇聚和加速. 超出这一点后,空气分开并减速,直到再次与周围空气速度相当。
在其间,在帆的迎风面发生相反的情况. 随着更多的空气流过背风面,迎风面上流过帆的凸起面和自由气流之间的扩展空间的空气将减少.由于这些气流四散流动,所以其流速下降到比周围空气还低的速度,这导致压力增加。
在了解了这些潜在的力量之后,我们如何在实际中借助这些力量来使船只移动呢? 我们需要在风帆和风之间建立理想的关系,使风不但加速流动,而且可以沿着帆的凸起面流动.船帆和风之间的这一关系的一部分称作迎角. 描绘与风平直的船帆. 空气均匀分开到每一面上 - 船帆下垂而不是充满成弯曲形状,空气没有加速以在背风面形成低压区域,并且船只没有移动。
但如果船帆与风向刚好成正确角度,则船帆会一下子充满风并产生空气动力。迎角的角度必须十分精确. 如果该角度保持与风太近,则船帆的前部将“抢风”或摆动. 如果其角度太宽,则沿着帆的曲面流动的气流将分开并且周围的空气重新聚合. 这一分离产生了旋转空气的“停转区域”,导致风速下降、压力增加。
因为船帆的曲率将始终导致帆的尾端与风向所成的角度大于与最先着风之帆缘所成角度,所以帆的后缘的空气不能沿着曲面流动并返回周围自由空气的方向. 理想上讲,在气流到达帆的后缘前不应开始分离. 但随着船帆的迎角加宽,分离点逐渐前移并将其后的一切保留在停转区域。
除了迎角保持正确角度以使空气能够顺利通过外,关于风与帆关系的另一重要因素就是船帆必须具有正确的曲率,以保证空气始终附着在船尾. 如果曲线太小,则气流将不弯曲,并且将不会产生导致速度增加的压挤效果. 如果曲线太大,则气流不能被附着. 因此,只有在曲率不太大并且迎角不太宽的情况下才能发生分离。
这样,我们现在就知道风帆压力是如何在理论上和实际中形成的. 但这些压力是如何令船只前行的呢? 
在海平面上,每平方米的气压是 10 吨. 当船帆的背风面上的气流加速时,您从上文可以知道,气压将下降. 假定每平方米将下降 20 千克. 同样,迎风面上的气压将增加 - 假定每平方米增加 10 千克(请记住,下拉压力强于推送压力). 并且即使背风压力是负向并且迎风压力是正向的,它们都作用于同一方向。
因此现在我们每平方米约有共 30 千克的压力. 将其乘以 10 平方米风帆大小,我们在该风帆上已产生了共 300 千克的合力。
船帆上的每一点都作用了不同的压力. 压力最强处位于弦深处,即船帆曲面最深处. 这也是气流最快和压力下降最大的地方. 随着气流向后移动并分离,力量也随之减弱.这些力量的方向也会更改。
在船帆的每一点上,该力量与帆面保持垂直. 船帆前部的力量最强处也在最前方向上. 在船帆的中部,力量更改为侧方向,或倾斜方向.在船帆的后部,随着风速的下降力量也逐渐减弱,并导致向后方向或往后拉的方向。
船帆各处上的压力都可以计算出来,以便确定其每一面上前部、后部和牵引部位的相对力量. 因为向前的力量还是最强的,所以施加在船帆上的合力还稍偏向前的,但主要是侧方向. 增加船帆作用以获得更多向前的驱动力还导致侧向力的更大的增加。
因此,当风施加在侧面的力量达到最大时,船只是如何前行的呢? 这涉及船帆与风的迎角,还涉及船只与水的阻力问题。
合力的方向与帆弦近乎垂直. 当帆弦与船只的中线平行时,主要力量几乎完全施加在侧面. 但是,如果船帆成一点儿角度,以便船帆产生的力量稍微向前,则船只本身会立即前行. 这是为什么呢?
船的中线(即龙骨)作用于水的方式类似于船帆作用于风的方式. 龙骨产生的力量与船帆倾斜力相反的力量 - 它使船完全保持船帆形成的力量的方向. 并且尽管风帆合力始终作用于迎风的那面,但正确的迎角将使船只前行。
船帆的角度距离船体中线越远,着力点施加于正面相对于施加于侧面的数量越多。将正向力量的稍微调整与水相对于空气的反向力量结合起来,我们将令船只迎风前行,因为现在水流的阻力最小。

5. 当迎风驶帆时船正是在风的什么推动下前进的

当迎风驶帆时,船正是在风的静压力推动下前进的。
帆船前进原理:
当空气流动得快的时候,在正面挡住它的物体就会受到空气的冲击,这种冲击产生的压力我们称为动压力。当帆船顺风行驶时,就是空气对帆的动压力推动帆船前进的。
由“流速增加,压强降低”的伯努利原理知道,当空气向一个方向流动时,它向侧面作用的力就要相对减小。也就是说气体流动速度越大的地方,动压力压强越大,而静压力压强越小。流速愈小的地方,动压力压强愈小而静压力压强愈大。这样气体流速小的地方对流速大的地方就会产生一个侧向的压力,这个力称为静压力。
帆所受静压力的产生,主要是帆具有像机翼一样的弧形。我们把帆的横截面和机翼的横截面对照一下,就可以看到它们的共同点。帆所受的静压力FT,并不能全部用来推动船前进,真正用来推动船前进的是FT沿船头方向的分力FR,FR的值要小于使船横向移动的分力FH。
尽管横向力较大,但在实际行驶时,很少看到船横向移动。而船向前进的速度却相当大,先进的帆船和帆板,最快的时速,可达30至40 km造成这样的前进速度,除了帆产生推力以外,还有一个重要因素就是船底的流线型,船浸入水中部分的横向截面积远大于纵向截面积,推力FR虽然比横向力FH小,但船在水里前进时所受的阻力要比船横向移动所受的阻力小许多。所以,FR推船前进效果就相当显著。
若船要逆风行驶,船的航行方向应与风向成一夹角,所以必须采取Z字型的路线。

当迎风驶帆时船正是在风的什么推动下前进的

6. 一条小船在河中向正东方向行驶,船上挂起一风帆,帆受侧向风作用

解:研究小船:由平衡条件知
       沿绳方向:F2-F1cos30°=0,
               解得F2=F1cos30°=50√3=86.6 N
       风力和绳子拉力的合力沿船前进方向,
              即F合=F1sin30°=50 N

7. 行帆船时,运动员把能活动的桅杆倒向下风后方,这时板首为什么会迎风转?

帆船控制和转向原理:
由于帆的受风力的中心点与船体侧面受水阻力的中心之间有一定的距离,这个力使船横移虽不显著,但使船向下风倾斜的作用却相当显著。就要运动员随时用自己的体重来调节船的重心,以保持船的平衡(常称为“压弦”)。

由于风力的大小随时会变化,横倾力的作用也随之变化。所以压弦是要随时灵活变化的,这是运动员的一种重要的操作技能。

推力在推船前进的同时,同样有一种使船前倾的作用,虽要比横向力使船致倾的作用小得多,但它同样会使船失速,所以运动员还要随时注意可能出现的纵倾,设法通过压弦来保持船的平衡。
改变航向,帆船主要靠舵。帆板则靠帆的位置和重力的中心的转变。当船在行驶时,水流给舵一个垂直航面力的分力能使船产生旋转,另一个分力阻挡船前进。

由于分力对船起阻力作用,所以转向时舵角一般不要推得太大。当然,要完成转向动作,除了舵以外,还要和帆的位置,船员的移动相配合。
帆板的转向,当运动员把能活动的桅杆倒向下风后方,板首就向迎风转,相反把桅杆倒向上风前方,板首就离风偏转。通过桅杆的倒动,移动帆心,使帆板产生了旋转的力矩,从而促使其转向。

行帆船时,运动员把能活动的桅杆倒向下风后方,这时板首为什么会迎风转?

8. 风的本领比太阳大因为它能使帆船前进正确还是错误

很难想象帆船怎样能够逆着风前进。水手的确会告诉你们,正顶着风驾驶帆船是不可能的,帆船只能在跟风的方向成锐角的时候前进。可是这个锐角很小——大约只有直角的1/4,大约是22°——不管是正顶着风或者成22°的角度,看来是同样难以理解的。 

可是实际上,这两种情形不是没有区别的。我们现在来说明帆船是怎样跟风向成小角度逆着风前进的。首先,让我们看风一般是怎样对船帆起作用的,也就是说,当风吹在帆上的时候,它把帆往哪里推。你也许会这样想,风总是把帆推往它不是这样。无论风向哪里吹,它总产生一个垂直帆面的力,这个力推动着船帆。且让我们假定风向就是图164箭头所指的方向。AB线代表帆。因为风力是平均分布在全部帆面上的,所以我们可以用R来代表风的压力,它作用在帆的中心。把这力分解成两个:跟帆面垂直的力0和跟帆面平行的力P(图164右)。力P不能推动帆,因为风跟帆的摩擦太小了。剩下的力Q依着垂直帆面的方向推动着帆。
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