La forza del vento sulle vele
Se a bordo di un veliero installo un ventilatore o generatore di vento e lo oriento come se provenisse dall'esterno, produco spinta ? Ossia la nave si muove ? E se sì o no, perchè ?
Grazie
Res
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Risposte
No non ottieni nessuna spinta utile. Questo perchè per il principio di azione reazione le forze in gioco si bilanciano essendo il ventilatore solidale alla barca.
però se lo rivolgi all'indietro ottieni una spinta, lo usano sugli hovercraft per avere la propulsione.
Esatto, infatti la differenza sta nel fatto che in quel caso i due corpi su cui agiscono le forze in questione non sono solidali alla barca, ma solo il ventilatore lo è.
"cavallipurosangue":
Esatto, infatti la differenza sta nel fatto che in quel caso i due corpi su cui agiscono le forze in questione non sono solidali alla barca, ma solo il ventilatore lo è.
Tieni conto che l'aria non è massa che fa parte del veliero, pertanto la conservazione della quantità di moto non è garantita. C'è impulso esterno sia quando aspiro (l'aria entra) col ventilatore (dipende da come sono orientate le bocche di aspirazione) e c'è impulso quando l'aria 'esce' dalle vele (dipende da come sono orientate le vele, dal tipo di urto del getto sulle vele, ecc..)! L'impulso totale può essere modificato in vario moto così che io posso avanzare retrocedere o virare in tali condizioni!
Se ti sentisse il tuo prof. di fisica
Non sono convinto... In questo caso sarebbe come se tu spingendo sulla vela facessi muovere la barca...
mi permetto d'intervenire, un razzo nello spazio perchè si muove eppure se isoliamo il razzo da tutti gli altri corpi $sum(F_e)=0$? la spiegazione sta nel fatto che spara carburante all' esterno ad alta velocità e quindi il centro di massa non si sposta ma il grosso del razzo si.
Ok, ma prova a "legare" due razzi uguali tra loro in modo che giacciano sulla stessa retta, i due razzi si muoveranno?
Riguardo all'esempio iniziale, secondo me si può dire che la barca si muove, si ma non a causa dell'azione del vento prodotto sulle vele, infatti ho risposto di no, ma solo per il principio enunciato da giovanni. In effetti se togliamo la vela la barca si muove esattamento come un overcraft.
Riguardo all'esempio iniziale, secondo me si può dire che la barca si muove, si ma non a causa dell'azione del vento prodotto sulle vele, infatti ho risposto di no, ma solo per il principio enunciato da giovanni. In effetti se togliamo la vela la barca si muove esattamento come un overcraft.
infatti, se metto una vela dietro al razzo in modo da raccogliere tutta la spinta non ottengo nessun effetto utile, al massimo la barca può spostarsi un pò all'indietro, però qui c'è da dire che è come se il razzo si rifornisse continuamente di carburante dall'esternoe quindi lascia immutata la sua massa.
"cavallipurosangue":
Non sono convinto... In questo caso sarebbe come se tu spingendo sulla vela facessi muovere la barca...
E' proprio qui che sbagli! Spingere sulla barca usando elementi della barca realizza condizioni di un sistema chiuso: forze autoequilibrate quindi risultante nulla quindi baricentro fermo. Usare in qualche modo l'aria esterna, invece, rappresenta condizioni di un sistema che interagisce con l'ambiente e la sua propria quantità di moto non è detto che si conservi, dipende da come uso il vento. Pensa a un elicottero: il fatto che non venga deflesso il flusso prodotto dalle pale è solo per avere il max rendimento.
Ti posso fare esempi in cui la barca va avanti oppure indietro (ma anche a dx o a sx) secondo come orienti le vele e l'aspirazione della ventola.
Secondo me, come ho scritto anche poco sopra, la presenza della vela non incide sul moto della barca, ma solo la ventola ed il suo moto che la fa interagire con l'aria.
insomma tutto sta nel fatto che è controintuitivo che una barca possa muoversi nel senso opposto cui soffia il vento, infatti è una cosa che mi sono sempre chiesto, qualcuno mi delucida?
"cavallipurosangue":
Secondo me, come ho scritto anche poco sopra, la presenza della vela non incide sul moto della barca, ma solo la ventola ed il suo moto che la fa interagire con l'aria.
Allora: consideriamo una vela a prua e la ventola a poppa: prendi una ventola che aspira dall'alto e spara il getto su una vela piatta contro cui l'aria 'rimbalza' elasticamente: la barca va avanti. Prendi una ventola che aspira da poppa e inclina la vela in modo che l'aria venga deviata in alto: la barca va indietro ecc.
"GuillaumedeL'Hopital":
insomma tutto sta nel fatto che è controintuitivo che una barca possa muoversi nel senso opposto cui soffia il vento, infatti è una cosa che mi sono sempre chiesto, qualcuno mi delucida?
Non sono un lupo di mare ma qualche uscita in barca a vela l'ho fatta. Ti posso tranquillizzare: non è possibile andare esattamente contro vento se non per brevi istanti sfruttando l'inerzia. Quello che si può fare è andare un po' contro vento (cioè con la barca che forma un angolo ottuso ma non piatto con il vettore del vento) con un moto a zig zag si riesce così a 'risalire la corrente'. Questo è possibile sfruttando l'effetto ala della vela e le sue conseguenti spinte trasversali.
Penso però che se nel forum c'è qualche skipper ti potrà delucidare meglio.
ciao
Oggi ho chesto esplicitamente al professore di questo fatto, ed egli ha ovviamente detto che che le cose stanno come dicevo poco sopra. O meglio quando l'aria passa dal ventilatore e va verso prua, automaticamente il ventilatore viene spinto all'indietro per il terzo principio di Newton, mentre il flusso d'aria che rimbalza sulla vela tenderebbe a far andare la barca avanti, tutto fa sì che le forze si bilancino e non esista quindi nessuna forza estrna netta in grado di muovere la barca.
Questo per quanto riguarda il caso ideale. Se consideriamo invece che l'aria prima di arrivare sulla vela interagisce anche con una massa d'aria (tutta quella che c'è tra di esso e la vela stessa), allora si constata che un pò di energia cinetica viene dispersa così che la forza che l'aria fa sul ventilatore sia leggermente diversa da quella che l'aria fa sulla vela, ma in effetti questo dipende anche dalla forma stessa della vela... Insomma, in linea di principio è controproducente se non impossibile utilizzare un tale sistema per la locomozione, cosa molto più intelligente, per altro già adottata, è di eliminare la vela del tutto ed utilizzare solo il ventilatore, allora si che la barca va...
Questo per quanto riguarda il caso ideale. Se consideriamo invece che l'aria prima di arrivare sulla vela interagisce anche con una massa d'aria (tutta quella che c'è tra di esso e la vela stessa), allora si constata che un pò di energia cinetica viene dispersa così che la forza che l'aria fa sul ventilatore sia leggermente diversa da quella che l'aria fa sulla vela, ma in effetti questo dipende anche dalla forma stessa della vela... Insomma, in linea di principio è controproducente se non impossibile utilizzare un tale sistema per la locomozione, cosa molto più intelligente, per altro già adottata, è di eliminare la vela del tutto ed utilizzare solo il ventilatore, allora si che la barca va...
L'aria è "fuori" del sistema ventilatore-barca-vela, quindi credo che l'aria si sposti e urti contro la vela muovendo la barca. Insomma l'aria non è parte del sistema.
Così su due piedi, dopo diverso tempo... io direi questo:
Mettiamo solo il ventilatore senza vela: le pale metterenno in movimento l'aria esterna e produrranno una spinta che tenderebbe a far muovere la barca all'indietro.
Ora se supponiamo che il flusso di aria generato non abbia dispersioni allora mi sento di poter dire che bene o male la spinta che l'urto di questa colonna d'aria provoca urtando contro la vela è la stessa di quella prodotta dal ventilatore con ovvie conseguenze...
Mettiamo solo il ventilatore senza vela: le pale metterenno in movimento l'aria esterna e produrranno una spinta che tenderebbe a far muovere la barca all'indietro.
Ora se supponiamo che il flusso di aria generato non abbia dispersioni allora mi sento di poter dire che bene o male la spinta che l'urto di questa colonna d'aria provoca urtando contro la vela è la stessa di quella prodotta dal ventilatore con ovvie conseguenze...
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