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Segeln

Physik im Alltag, Fortbewegung mit Fahrzeugen mit Segeln (Segelschiffe, Surfbretter, Landsegler), bei denen die Antriebskraft F von a) dem Staudruck und b) einem zum aerodynamischen Auftrieb (Aerodynamik) analogen Beitrag, der an der gewölbten Segelfläche entsteht, herrührt; beide Beiträge und damit F sind Segeln (vr: Windgeschwindigkeit relativ zum Fahrzeug; siehe Abb. 1).

Abb. 2 zeigt die Kräfteverhältnisse. Entscheidend ist, dass F nur eine Komponente Segeln senkrecht zur Segelfläche hat (a, b, g: Winkel zwischen vr und Bootsachse, Segelfläche, Antriebskraft). Längs und quer zur Fahrzeugachse ergeben sich die Komponenten FA und FQ (Antriebs- und Quertriebskraft). FQ wird im wesentlichen vom Schwert aufgefangen und kann in erster Näherung vernachlässigt werden, für FA gilt:

Segeln 

Bei beweglichem Segel wird maximaler Vortrieb, d.h. dFA / db = 0 erreicht für Segeln mit Segeln. Bemerkenswert ist hieran, dass sich eine positive Vortriebskraft auch für a ³ p / 2 ergibt (»Kreuzen gegen den Wind«).

In der Praxis sind Abtrieb, Krängung (Bootsneigung um die Längsachse), Turbulenzen am Segel und weitere Faktoren zu berücksichtigen.

Segeln

Segeln 1: Kräftediagramm: vw: Windgeschwindigkeit relativ zum Wasser (»wahrer Wind«), vr: Windgeschwindigkeit relativ zum Fahrzeug (»scheinbarer Wind«), v: Fahrzeuggeschwindigkeit relativ zum Wasser.

Segeln

Segeln 2: Kräfteverhältnisse beim Segeln.

 

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