Парус

Древнеегипетское парусное судно

Благодаря ветру движутся не только волны на море или озере. Человек «приручил» его для транспортных нужд еще в очень далекие времена. Движение парусного судна, например яхты, происходит из-за того, что ветер взаимодействует с парусом. Парус является таким же движителем для яхты, как гребной винт для моторного судна. С его помощью кинетическая энергия ветра преобразуется в силу тяги, движущую парусник.

Основное назначение паруса — обеспечивать наибольшую тягу, создаваемую действием воздушного потока. По конструкции парус во многом напоминает крыло самолета или птицы.

Яхта начинает движение, когда ее паруса правильно поставлены относительно ветра. Парус может двигать яхту только в том случае, если он находится под некоторым углом к воздушному потоку и отклоняет его.

Воздушные потоки движутся параллельными слоями. Когда на их пути возникает какое-либо препятствие, эти слои разделяются на два потока. В нашем случае воздушный поток расходится на две части в точке разделения на передней кромке паруса. Идущий через «верхнюю», подветренную сторону паруса (лицевую) воздушный поток проходит более длинный путь, чем с наветренной, «нижней» стороны. Количество воздуха в потоке, проходящего через поперечное сечение паруса, перед встречей с кромкой паруса и после обтекания оного должно быть одинаковым.

А потому воздух верхней части потока просто обязан бежать резвее, чем нижней. В XVIII в. итальянский ученый Джованни Вентури обнаружил, что давление газа уменьшается с увеличением скорости его движения. Теперь понятно, что давление с подветренной стороны паруса меньше, чем с наветренной.

Хороший парус с прогибом в определенном месте создает область более низкого давления на выпуклой стороне и более высокого на вогнутой. Из-за этой разности давлений на парусе создается сила, которую можно разложить на силу тяги, движущую яхту вперед, и поперечную кренящую. При этом яхта не обязательно будет плыть в направлении ветра. Например, она будет двигаться гораздо быстрее, если ее курс перпендикулярен направлению ветра, чем когда они совпадают.