Barche a vela e a motore

Transcript

1 Barche a vela e a motore Come si muove una barca a vela? Una barca e vela si muove tra due mari! Il mare atmosferico, essendo la barca posta a livello del suolo, è molto denso, e quando esso è in movimento a causa di correnti d' aria ( vento) permette di superare la resistenza di uno scafo nel mare d' acqua. La resistenza però è molto forte anche costruendo uno scafo in grado di scivolare sull' acqua. Perchè il mare d' acqua è talmente denso da essere paragonabile a vera e propria materia ( quasi roccia). Il vero mare e di fatto l' unico è quello atmosferico. La velocità delle barche a vela è limitata dalla larghezza dello scafo, principalmente. E' limitata anche dalle dimensioni della barca, più che dal peso a bordo. E anche da esso. Dipende anche da quanto lo scafo si immerge nel mare. Una barca piccola, caricata con un peso grande, si immerge molto nel mare. Una barca grande distribuisce meglio il peso lungo tutto lo scafo e quindi affonderà meno. Ma il peso complessivo dovrà comunque essere trascinato dalle vele. Questo è il funzionamento. Adesso vediamo le velocità. Una barca a vela di norma viaggerà ad una velocità compresa tra km /h e un massimo di km /h planando anche in parte sull' acqua. In effetti con l' aumentare del vento, se gli alberi sono resistenti, se la barca è molto leggera, dovrebbe esservi un effetto di sollevamento della stessa dall' acqua e quindi di planata.

2 Riguardo alla forma dello scafo ciò deve essere stabilito con appositi studi perchè non c' è un modello unico. Le grandi barche a vela da trasporto sono possibili ma dipende molto dal vento e dalle nuove tecnologie che saranno disponibili. Barche a motore Le barche a motore hanno una parte dello scafo che si trova alcuni metri sotto l' acqua e che di solito è abitabile. Ciò dipende dal fatto che sono costruite interamente in metallo e il metallo è molto pesante( o comunque leghe alleggerite che ricordano il metallo). Le navi non vanno a fondo perchè lo scafo ha una forma particolare e, oltre a ciò, considerando l' aria, l' acqua e ogni altro sistema per il galleggiamento, ciò che prevale è lo scafo stesso. Poiché la parte sotto l' acqua è rilevante e ha un determinato profilo, il mare sostiene la barca a partire da tale parte dello scafo immersa. Perchè più di questo non può immergersi. L' intero peso della nave esercita una pressione sul' acqua circostante, che, essendo molto densa, lo tollera. Quindi le leghe che costituiscono lo scafo sono fatte tenendo conto di molti fattori. E' prima di tutto la lega che costituisce lo scafo, la dimensione della nave, la forma e il peso a bordo che permettono il galleggiamento. Le navi per trasporto persone si possono muovere ad una velocità compresa tra 20 e 50 km / h. In porto la velocità di movimento è molto ridotta perchè la frenata richiede uno spazio lungo. Quindi non si superano i 10 km /h

3 Il movimento avviene con eliche posteriori che esercitano una pressione sull' acqua del mare che è dietro di esse, muovendo l' acqua stessa. Tale pressione si riflette sulla parte posteriore dello scafo e permette di andare avanti. A differenza delle navi civili che hanno poche categorie di classificazione ( traghetti, navi da crociera, imbarcazioni a vela, navi da pesca e barche private), le navi militari possono essere classificate in molte categorie. Navi per trasporto velivoli, per trasporto truppe, corazzate, incrociatori, incrociatori leggeri, navi da pattuglia e molte altre. Le velocità sono variabili. Le corazzate e gli incrociatori possono raggiungere una velocità di 60 km / h. Le navi per trasporto velivoli possono raggiungere una velocità di 50 km /, con velocità di crociera di 30, 40 km / h. Le navi moderne potrebbero superare queste velocità di 20, 30 km / h se in assetto di attacco e per brevi periodi. I sottomarini sono solo di tipo militare.la loro velocità è più costante rispetto alle navi ma inferiore. Possono raggiungere una velocità compresa tra 3o e 50 km /h. Non di più.

4 Parliamo della visibilità mettendola a confronto con l' atmosfera. Se la zona del mare in cui stiamo navigando è una zona calda, vi sarà più evaporazione di acqua del mare. Anche se raggiunto un certo livello di umidità, l' aria è satura e non può diventare ancora più umida. La visibilità in mare aperto, anche se non sembra, è sempre superiore a quella che vi è sulla costa perchè l' umidità, anche se presente, è costante. Quindi non vi sono raggruppamenti di nuvole intorno a rilievi, colline o montagne come avviene sulla costa. Comunque può avvenire anche in mare che nuvole basse ( più cariche di umidità e di colore grigio scuro) si trovino a quote inferiori, fino a 300 metri sopra al livello del mare. Lontano della costa, all' interno,le nuvole si trovano a qualunque altitudine. Nella vicinanza di montagne e colline è più facile chi vi siano nuvole. Possono trovarsi anche ad un' altezza compresa tra 300 e 600 metri sopra al livello del mare. Ma la maggior parte delle nuvole si trova ad un' altezza compresa tra 600 metri e due chilometri. Vi è poi uno strato nuvoloso compreso tra 2 chilometri e 5 chilometri, sempre molto denso ( 3 /4 rispetto alle nuvole molto basse che scendono quasi a terra) Infine tra 5 e 7 chilometri vi sono le nubi restanti

5 Nei luoghi in cui vi sono grandi montagne, alte fino a 8 chilometri, le nuvole possono trovarsi anche sulla vetta ma in gran parte sono originate da fenomeni locali. Correnti in salita e in discesa lungo i fianchi della montagna. Riguardo le previsioni del tempo, esse dovrebbero basarsi sulle osservazioni e le riprese effettuate con telecamere dai piccoli droni in volo permanente, a quote variabili. I parametri che determinano le previsioni sono certamente: L' osservazione delle nubi e loro caratteristiche ( grandezza, colore, spessore, umidità, quantità di pioggia, altitudine), la velocità del vento nella zona, la velocità del vento in zone più ampie in aree vicine, la velocità di rotazione del pianeta, l' effetto del giorno ( quantità di luce solare) e della notte. L' umidità dell' aria nelle zone circostanti le nubi è certamente presa in considerazione. Qual' è la relazione tra l' umidità dell' aria, le nubi e la visibilità? La presenza di nubi rende nulla la visibilità verticale ( verso il cosmo) e ciò è anche indicativo di quanto l' atmosfera sia spessa. L' umidità dell' aria, presente in ogni caso, in percentuale variabile a seconda dei giorni e della stagione, riduce certamente la visibilità. L' umidità, anche se invisibile, rende l' aria meno cristallina.

6 Per questo motivo, se guardando di fronte a se si potrà vedere un' isola a 30 chilometri di distanza e un' isola molto grande fino a 150 chilometri, se la stessa osservazione la facciamo a bordo di una macchina volante, in volo a 30 chilometri di altitudine, si potrà vedere ad una distanza di chilometri. Ciò indica che salendo, per prima cosa, si riduce l' umidità. Poi l' umidità è del tutto assente e resta atmosfera trasparente e cristallina. Infine, gradualmente, salendo ancora, manca anche l' atmosfera e vi sono solo molecole libere. Guardando verso l' alto si deve tenere presente che l' umidità dell' aria si riduce passando, a partire dal basso verso l' alto da: Altissima, molto alta, alta, media, bassa, assente. Questo determina una distorsione nell' osservazione rivolta verso l' alto sia da parte di un osservatore sia con un cannocchiale. Quindi la visibilità in verticale è distorta da variazioni dell' umidità dell' aria. E' distorta dall' atmosfera stessa che si riduce di densità. A tali variazioni si possono semplicemente associare formule matematiche disponendo di una serie di lenti, poste una dopo l' altra a formare un cannocchiale. Nelle giornate con aria secca, in estate, la distorsione è piuttosto bassa. L' umidità dell ' aria è presente anche in giornate di bel tempo, come a volte ci accorgiamo. Questo perchè effettivamente l' acqua è più pesante dell' atmosfera e resta in sospensione a quote basse.

7 Durante la notte, l' acqua presente nella bassa atmosfera, con il freddo, si condensa e si trasforma in rugiada comparendo per poche ore sulle foglie delle piante. Ciò significa che l' acqua nell' atmosfera è sempre un po' presente. Qual' è il ruolo dell' alta atmosfera, del cosmo e della natura del pianeta sullo studio universitario? Ciò purtroppo non si può determinare perchè, per fare un esempio, una maggiore o minore umidità dell' aria, rappresenta un maggiore attrito sulle ali di aerei sperimentali che raggiungono una certa velocità. Quindi l' apprendimento di alcune materie è incerto. Ciò non rappresenta un elemento di democrazia e mette in discussione anche molti eventi storici del passato( armi storiche che sarebbero riproducibili). In questo caso le soluzioni posibili non riguardano la scienza. Perchè è difficile superare una certa velocità con barche a motore? Perchè la densità dell' acqua è di gran lunga superiore a quella dell' atmosfera, perchè l' acqua è di fatto materia e l' atmosfera un mare. Anche disponendo di un motore potente che spinge la barca facendo leva sull' acqua, è difficile utilizzare qualche tipo di alettone, per schiacciare la barca verso il basso facendo leva sull' atmosfera. La forma stessa della barca a conchiglia allungata o ovale, potrebbe forse permettere di usare l' amtosfera per schiacciare la barca verso l' acqua, in velocità. Ma è incerto. Una barca a tre scafi, con uno centrale e due laterali, diversamente disposti, potrebbe ridurre le perdite di aderenza di uno scafo. Vediamo l' immagine di un battello da velocità.

8 Nell' immagine una presa d' aria frontale comprime l' aria e la lancia dalla parte alta per schiacciare il battello verso l' acqua. Se possibile una turbina azionata come conseguenza del normale funzionamento del motore potrebbe favorire un getto di aria compressa dalla parte superiore. Il battello volendo potrebbe essere costruito con tre scafi nel caso uno perdesse aderenza. La presa d' aria nella parte anteriore bassa dello scafo è da valutare perchè l' aria entrando fa' pressione sullo scafo e tende a ribaltarlo all' indietro. Se vi è a disposizione l' energia necessaria per emettere dalla parte superiore un getto d' aria compressa superiore alla forza proveniente dal basso allora il dispositivo funziona.

9 Questo esempio è stato usato per spiegare la differenza di densità tra l' acqua e il mare. Che cos'è una deriva sommersa? E' una parte dello scafo,che si allunga sotto l' acqua, per aumentare l' aderenza della barca in modo che non si inclini troppo. Insieme ad essa aumenta di molto anche l' attrito e quindi nelle barche a motore serve molta potenza in più per navigare. Potrebbe aiutare a cavalcare onde molto alte con motori potenti senza aumentare troppo la velocità. Per questo le barche più grandi, che affondano per parecchi metri sotto l' acqua, hanno maggiore forza rispetto alle onde e maggiore stabilità. E' chiaro che questo dipende anche da quanto in alto la barca si estende al di sopra dell' acqua. Le navi militari sono quelle più potenti e affidabili. Ora vediamo il secondo esempio, che rappresenta un battello a tre scafi, come tentativo di aumentare l' aderenza all' acqua della nave senza perdere stabilità. Per sapere quanto una barca è affidabile si devono fare prima una serie di calcoli matematici e per ultimo si possono fare delle prove al calcolatore simulando l' altezza delle onde. Vediamo la seconda immagine

10 Gli scafi allungati, con particolari accorgimenti, sono ideali per aumentare un po' la velocità in mare.