¿Propulsión de vela (o elevación del ala) por desviación del viento (sin el principio de Bernoulli)?

En este clip podemos ver una maqueta de un coche-barco con vela.

(Enlaces explícitos. Versión completa: https://www.youtube.com/watch?v=zp1KzGQdouI . Partes: https://www.youtube.com/watch?v=jhem8Z9ujPE , https://www.youtube.com /reloj?v=7g1Gz-62dHQ )

Los hechos son (para el primer video):

  • la vela es plana (por lo tanto, ambos lados son igualmente largos)
  • la vela está a 35º respecto a la línea de movimiento
  • el viento viene de delante: el modelo navega de ceñida
  • el viento impacta solo en el lado de barlovento de la vela
  • el lado de sotavento tiene 0 viento (los indicadores están abajo)
  • el coche avanza

Mi hipótesis es que el efecto que impulsa el automóvil es solo "desviación del aire en el lado de barlovento".

Como no hay viento a sotavento, no se produce ningún efecto neto en ese lado (Bernouilli, diferencias de presión, diferencia o velocidad del flujo de aire, lo que sea).

Aunque, por supuesto, los efectos del "lado de sotavento" ocurren en situaciones reales y contribuyen a la propulsión de los aviones/barcos, su contribución no es necesaria para el movimiento/la sustentación como muestra el video.

¿Estoy en lo correcto?

¿Alguien sabe de algún video que demuestre la elevación del ala/propulsión de la vela en modelos realistas (no solo papeles livianos) exclusivamente debido a los efectos que ocurren en el lado de sotavento?

Me opongo a la afirmación de que "no hay viento en el lado de sotavento".
Más relevante: explique cómo podría tener una situación en la que no haya efecto en la vela/vehículo por el viento entrante en el lado de barlovento.
Si está hablando de una vela de tela fina (es decir, no de un ala gruesa y rígida como la que se ve en algunos yates de carreras de alta tecnología), entonces ambos lados son "igualmente largos" incluso cuando la vela no está plana. Además, la idea de que el aire que se mueve sobre el lado más largo de un ala debe moverse más rápido porque tiene que ir más lejos es completamente falsa. Cuando un ala divide un paquete de aire, nada obliga a las dos mitades del paquete a encontrarse de nuevo después de que el ala haya pasado.
@CarlWitthoft Los indicadores están a sotavento. El "experimento" está en una habitación tranquila. El único viento es el secador en barlovento.
@SolomonSlow Totalmente de acuerdo.
@cibercitizen1 ¿Has visto esta página komorebi-yacht.com/en/propulsion-wing.cfm ?
Si toma un paraguas liviano, quita el mango y lo coloca en el suelo con un viento fuerte, el viento solo impactará el "lado de sotavento", pero creará una fuerza que lo levantará del suelo.
El enlace me da un video de personas aparentemente viajando, sin señales de un "coche-barco". ¿Puedes dibujar un diagrama o arreglar el enlace o algo?
Un velero no puede moverse directamente contra el viento.

Respuestas (2)

Te doy una posible explicación del experimento en el video. Si miras la imagen de abajo, he dibujado la trayectoria de una molécula de gas que golpea la vela. Como se puede ver en el esquema de fuerza, cuando la molécula golpea la vela, una fuerza (N) actúa sobre la vela y, por supuesto, la misma fuerza actúa sobre la molécula. La componente x de la fuerza N sobre la vela acelera la vela en el eje x, mientras que la componente y está equilibrada por la restricción. También debes considerar los impactos de las moléculas en el otro lado de la vela (sotavento) que generan una fuerza en la dirección opuesta. Si norte es el número (constante) de moléculas que golpean la vela a sotavento, dependerá solo de la temperatura norte = norte ( T ) . Vocación metro el número de moléculas que golpean a barlovento, tienes la fuerza neta sobre la vela en el eje x:

F X = metro norte X − norte ( T )
.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si bien es correcto, lo que dices está incompleto. Es crucial en ese análisis mostrar que hay menos impactos moleculares por centímetro cuadrado por segundo en el lado de sotavento de la vela que en el lado de barlovento.
Sí, tienes razón, he editado mi respuesta, incluido lo que dijiste, pero no he probado nada. @S.McGrew

Te equivocas en tus afirmaciones sobre los videos:

  1. Es engañoso decir que el "viento viene de proa", viene de la proa de estribor (mano derecha) en un ángulo marginalmente más pronunciado que la vela; ese ángulo es crítico.

  2. El chorro de aire se dirige al borde de ataque; está pasando a ambos lados de la vela.

  3. ¿Qué indicadores? no veo ninguno

La vela actúa como el ala de un avión; el aire pasa por ambos lados y se desvía hacia atrás. Hay varios principios involucrados.

Primero está el modelo simple de "moléculas que rebotan" dado en una respuesta. Este modelo solo puede representar mucho menos de la mitad del levantamiento generado. La trayectoria de sotavento es más larga que la trayectoria de barlovento, por lo que Bernoulli se aplica hasta cierto punto, pero de nuevo no lo suficiente. La teoría de la circulación ofrece una descripción más completa de cómo funcionan las alas, pero es complicada. En última instancia, al desviar el aire hacia atrás y ralentizar su movimiento lateral, las leyes de Newton requieren una reacción igual y opuesta en la vela, empujándola hacia delante y hacia los lados. Las ruedas resisten la fuerza lateral, pero no la delantera.

Hola. Gracias por tu interés. 1. Está claro que los barcos no pueden navegar de cara al viento. "Venir de proa" significa que el ángulo del viento es inferior a 90 grados con respecto al eje proa-popa. Esto se conoce como "rumbo de ceñida" ( en.wikipedia.org/wiki/Point_of_sail#Close-hauled ). 2. y 3. Los indicadores son los hilos negros que cuelgan amurados a babor (sotavento). Debido a que están abajo, muestra que no hay flujo de aire en el lado de sotavento.
Oh, OK, ahora tengo una mejor imagen. Me parece que los mechones se están desviando, especialmente el trasero en el primer video. Realmente, uno necesita más de ellos, además de una demostración de lo que se necesita para desviarlos, algún sentido de calibración, por ejemplo mechones similares en el lado de barlovento: mechones en una capa límite puede producir todo tipo de sorpresas. En este momento, el soplador está demasiado cerca del borde de ataque para aceptar que no hay flujo de aire a su alrededor. Por supuesto, si realmente no hay ninguno, entonces la vela tampoco está ceñida, ¡ciertamente no puede tener ambas cosas!
Edité los videos: mira esto youtube.com/watch?v=EdKzESGzVZ4
Diferente posición del ventilador, diferente corriente de aire, diferente aerodinámica. Lo que muestra su nuevo video es lo que decía la otra respuesta. El viento ahora directo del lado, no "del frente". Enfáticamente, no de ceñida, que por definición tiene viento que fluye en la misma dirección en ambos lados. Por lo tanto, debe decidir qué pregunta realmente está haciendo, deshacer los cambios inconsistentes y tal vez corregir las inconsistencias restantes que surgieron durante todo su juego.
Los videos muestran aire proveniente de dos puntos. 1. ceñida (viento al barco aprox. 45º) y 2. vara (viento al barco justo a 90º). En ambos casos, el viento se desvía hacia atrás. En ambos casos, no hay viento en el lado de sotavento, por lo tanto, no hay efecto Bernouilli, si no me equivoco, de ahí la pregunta.
No hay viento en el lado de sotavento, por lo tanto, por definición, no es de ceñida. Decida de qué está hablando y sea coherente. No es posible ser más claro que eso.
¿Por qué definición, tu definición? ¿Podría citar, por favor? En TODOS los rumbos (excepto en carrera) hay viento a sotavento: ceñida, de cerca, de través, de amplio alcance y de entrenamiento. Empezando a pensar que nunca navegaste.
@cibercitizen1 Tal vez podría encontrar el tiempo para investigar la importancia de navegar "de ceñida" para usted mismo, en lugar de la vida privada de los comentarios de SE (sobre los cuales, si me permite decirlo, también está estúpidamente equivocado en sus conclusiones) . Tenga en cuenta que no tener viento a sotavento implica tampoco alcanzar, etc. De hecho, pocos yates terrestres tienen un 4x4 persiguiéndolos con un pequeño secador de pelo.
Creo que esto llegó a su fin. No entiendes lo que es una prueba experimental y en particular la del video. Además, está claro que nunca navegaste. Si no está haciendo ningún comentario útil, sino acusando, es mejor que nos ahorre tiempo. Adiós.
¡Dios mío, lo siento mucho, vas por ahí persiguiendo yates terrestres con un secador de pelo! ¡No tenía ni idea! :sobredosis
¿Propulsión de vela (o elevación del ala) por desviación del viento (sin el principio de Bernoulli)?
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