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願更多人愛上帆船
願更多人愛上帆船
更新时间:2024-08-23 05:22:27

我們都知道,帆船靠着風力前行,但你知道嗎,帆船完全順風時的航行速度其實并不是最快的,這是怎麼回事呢?看似違背常理的現象背後又藏着怎樣的科學原理呢?今天,小編就來和大家一起了解一下關于帆船的那些事~

帆船比你想象的更古老

帆船的起源最早可以追溯到古埃及時期,當時的人們就開始用一種原始的木帆船在尼羅河和地中海上航行。

這種木帆船桅杆的位置與現代帆船相近,都在靠近船頭的位置。桅杆上橫懸着由兩根木杆支撐着方形的船帆。

這種帆船不僅承擔了當時的航運任務,它也将古埃及文明的諸多成果傳播到了地中海地區,對農業、曆法和天文學的發展有着深遠的影響。

願更多人愛上帆船(帆船想不到吧我在逆風時更快)1

現代帆船被認為起源于歐洲,并漸漸演變成一種體育運動,最早的文字記載可見于1900多年前,古羅馬詩人維吉爾的作品。

到了13世紀,威尼斯開始出現定期舉辦的帆船比賽。不過當時的比賽船并不像現在一樣有嚴格的規格和級别劃分。

到了15世紀,三角形船帆正式登上曆史舞台。與方帆相比,三角帆操縱更加靈活,船速更快,在帆船運動發展史上具有劃時代的意義。

之後,随着資本主義國家對外擴張海外貿易的需要,帆船技術在17世紀得到了飛躍式的發展。到了19世紀,歐洲在帆船制造領域的水平已經處于世界領先地位。

1986年,帆船運動成為奧運會的正式比賽項目,獲得了國際社會的認可和接受。

1907年,國際帆船聯合會成立,目前已經成為國際上最大的體育單項協會之一。

現在,奧運會中的帆船比賽已經成為了9個級别、11個比賽項目的大項。

盡管帆船在我國同樣擁有悠久的曆史,但帆船比賽卻是近幾年才興起的一項運動。

2008年北京奧運會之後,帆船運動也開始向着“專業化”和“國際化”的方向迅速發展。

帆船在哪個風向下“跑”得最快?

衆所周知,帆船依靠帆借助風力航行。那麼,你知不知道,它們在哪個風向下行進得最快呢?

願更多人愛上帆船(帆船想不到吧我在逆風時更快)2

相信不少小夥伴看到這個問題,會毫不猶豫地給出答案:當然是順風的時候最快啊!

先别急着自信,真相可能要讓大家大跌眼鏡了。“一帆風順”并不是帆船航行最快的情況。

那麼,帆船究竟在什麼樣的風向下行進得最快?它航行的原理又是什麼呢?小編這就和大家一起來了解一下。

先說結論,目前的研究和運動員的實踐經驗均表明,帆船在逆風情況下的航行速度,竟然是快于順風的。這又是為什麼呢?

因為現代帆船并不是像我們想象的那樣,完全依靠風力的“推”動,而是依靠一種名為“靜壓力”的空氣作用向前行駛。空氣對于船帆的作用,可以分為“動壓力”和“靜壓力”兩種:

願更多人愛上帆船(帆船想不到吧我在逆風時更快)3

靜壓力的相關理論,是由瑞士物理學家、數學家丹尼爾·伯努利(Daniel Bernoull),于1726年在進行了一系列的實驗研究後提出的,被稱為“伯努利效應”,又名“邊界層表面效應”。

在水流或氣流中,流體的運動速度越小,産生的壓強就越大;反之,流體的運動速度越快,産生的壓強越小。

我們可以通過一項簡單的實驗來驗證這一原理:向兩張紙片中間吹氣,我們會發現,紙張不僅不會向外飄動,反而會貼在一起。

這是因為中間的空氣在我們的吹動下,流動速度增快,壓強減小,兩側的空氣流速慢,壓強更大,内外兩側的壓力差就這樣将兩張紙“壓”在了一起。

願更多人愛上帆船(帆船想不到吧我在逆風時更快)4

帆船航行也是同樣的道理。船帆向外凸起的一面被稱為“背風面”,向内凹陷的一面被稱為“迎風面”。

在逆風時,運動員會通過操作,使帆與船身形成一定的角度,空氣在背風面流動速度加快,迎風面所受的空氣壓力高于背風面,産生一個較大的靜壓力。因此,逆風使帆時,船就是在這一靜壓力的推動下前進,速度甚至快于單純依靠動壓力的順風狀态。

處處可見的伯努利效應

不僅是帆船運動,伯努利效應在我們的身邊也随處可見,接下來就讓我們一起來看幾個日常生活中的典型應用吧!

>>>>飛機飛行時的翼型升力

飛機機翼的橫截面呈上下不對稱的形狀,機翼上方為向上凸起的弧面,上方的空氣流速大,壓強小,下方空氣流速小,壓強大,這樣一來,飛機在飛行時,空氣就産生了作用在機翼向上的升力。

願更多人愛上帆船(帆船想不到吧我在逆風時更快)5

>>>>列車站台的安全線

坐過火車和地鐵的小夥伴們一定見過,站台上劃的黃色安全線,乘客在候車時,必須站在安全線以外才能保證安全。

願更多人愛上帆船(帆船想不到吧我在逆風時更快)6

這是因為列車高速行駛時,會帶動周圍的空氣快速運動,若是乘客在列車停止前離車身太近,身體前後的空氣會産生較大的流速差,身體後方較大的壓力可能會将人推向火車,引發危險。

>>>>噴霧器的原理

噴霧器在工作時,瓶内的空氣從小孔中迅速流出,瓶口小孔附近的壓強小,而容器内液面上方的空氣近乎靜止,産生較大的壓強,将液體壓至瓶口,并在空氣流的沖擊下形成霧狀,以達到噴霧的效果。

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看似“不合常理”的現象背後,往往隐藏着奇妙的科學原理。讓我們一起來養成這種“刨根問底”的思考習慣,在日常生活中不斷地學習、進步吧!

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