帆船的船帆有什么作用,帆船的帆是用来干嘛的

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-03-25 15:26:06

一个人将篮球从一个大坝上扔下去,注意一点,在扔的时候,他将篮球转了起来,也就是说篮球在重力的作用下,是边降落边旋转的,结果发现,篮球并不是按照我们想象中的以一条近似垂直的路线落到底部,而是以一段很大的弧线路径降落的,最后“飘”落到湖面,甚至还打了个水漂。

我们将这个过程简化为下图

帆船的船帆有什么作用,帆船的帆是用来干嘛的(9)

篮球下落的时候,是迎风的,也就是运动方向与风向是相反的,而篮球是顺时针旋转的(逆时针顺时针是取决于观察角度的),由于篮球旋转时,本身就会带动周围附近的空气跟着一块旋转,此时就会出现一种情况,由于篮球运动方向与风向相反,那么在篮球一侧的风速就会略微增强,而篮球另一侧的风速会略微减少。

在得到这一点后,再应用伯努利方程,流速快的地方,压强要小于流速慢的地方,因此篮球左侧的风压就会大于右侧,于是一股垂直于运动方向的力就出现了,此时我们再回到篮球从大坝坠落时的场景,由于篮球除了重力、阻力外,还受到了一股力,因此篮球就以一种大弧线的运动路径降落了。

我们把这个现象称为马格努斯效应

此时我们将马格努斯效应用于圆筒形机翼和船帆上

对于飞机机翼,当飞机引擎提供了一股推力之后,飞机在跑道上滑行,那么对于圆筒机翼来说,就有了一股与其运动方向相反的风,此时旋转圆筒,马格努斯效应产生,作用在机翼上由一股升力产生,于是飞机被拉起

帆船的船帆有什么作用,帆船的帆是用来干嘛的(10)

对于船只来说,设想一股横风吹过船只,同样的道理,启动圆筒旋转,一股推力产生,帮助船只运行,实际上这种利用马格努斯效应的船只,能够可观的减少燃料的消耗量(与船只的航行速度成反比,这一点很好理解,比如船只的桨叶停止工作,只转动圆筒,那么在风力的作用,船只也会缓慢的前行)

帆船的船帆有什么作用,帆船的帆是用来干嘛的(11)

这种利用马格努斯效应辅助航行的船只,最早出现在上世纪二十年代,不过在当时并没有引起多大反响,直到八十年代以后,才有公司将其应用于大型货轮以及油轮身上。

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