小聰掉進大海裡,他開始遊泳,腳觸筋了,他大吃一驚,緊張得吃了一口海水,開始喊救命,小燕子與計算機姐姐帶上兩隻救生圈,躍入大海,向小聰遊去0遊到小聰身邊,她們救起了小聰。
科學博士說“小聰，要注意安全，不能單獨行動。一艘帆船如果沒有能張成有效弧形的帆和逆風航行的能力,航行於大海上，往往要靠依照季節改變方向的貿易風,才能有去有回。”
計算機姐姐說“小燕子、小聰、夢弟，你們戴上夢幻帽，打開開關，我帶你們坐上帆船,去體驗不同風向,理解帆船原理,即帆船航行的一般規律。”
小燕子夢見自己乘上現代帆船,雖然是逆風,卻能夠昂首前進,看來,這帆船擁有良好的逆風航行能力。在平常微風的時候,順風航行的速度是最慢的,因為除了風的推力外,沒有伯努利效應的助力,而在強風的時候,又容易因風的推力,集中在左舷或右舷,而一直向另一舷轉向。
夢弟夢見自己坐的帆船,是在側風中行駛,風從側向來,被帆化作兩股力量,一個是讓船側滑的力量,一個是讓船前行的力量,而側滑的力量則被“中央板”化作側倒的力量,再由水手調整重心相抵,隻剩極少的側移力量,而大部分的力量,使帆船在側風中向前行駛。
小聰夢見自己乘坐的帆船,遇到頂風,而頂風行駛的極限角度,是風的來向的左右各35度,但一般以45度為極限,這和船的設計有很大的關係。頂風行駛的概念,是和側風行駛相當接近的,隻是頂風時,側向的力量,較側風為大,而前進的力量,又小於側風,是易學難精的。初學者,一開始可以先練頂風行駛,因為,把頂風行駛學會了,之後,側風行駛自然就會了。
小燕子、小聰與夢弟從夢中醒過來,各人談自己乘坐帆船的體會。
計算機姐姐說“一般人對帆船動力來源不清楚,往往會有一個錯誤觀念,以為帆船是被風推著跑的。其實，帆船的最大動力來源，是所謂的伯努利效應,也就是說,當空氣流經帆的弧麵時,會產生一股向前向上的吸引力，因此，帆船才有可能朝某角度的逆風方向前進。而正順風航行時,伯努利效應消失，帆船反而不能達到最高速。”
海洋爺爺說“帆船的航向，也不是完全不能限製，在正逆風左右各約45度角內,是無法產生有效的前進力的，但是,順風時的狀況也不佳,這時,伯努利效應消失,船速會慢下來。同時，也進入不穩定狀態。而有逆風航行能力的船,若要往逆風方向前進，必須采取z字形的路線,才能到達目的地。”
計算機姐姐說“帆船順風行駛時,就是依靠空氣對帆的動壓力推動帆船前進的。根據‘流速增加,壓強降低的伯努利原理,當空氣向一個方向流動時,它向側麵作用的力就要相對減小。”
“也就是說,氣體流動速度越大的地方,動壓力壓強越大,而靜壓力壓強越小。流速愈小的地方,動壓力壓強愈小,而靜壓力壓強愈大。這樣,氣體流速小的地方,對流速大的地方就會產生一個側向的壓力,這個力,稱為靜壓力。當迎風駛帆時,船正是在風的靜壓力推動下前進的。”科學博士說。
海洋爺爺說“帆船要接受靜壓力,應該具有機翼一樣的弧形。我們將帆的橫截麵和機翼的橫截麵進行對照,就可以看到它們的共同點。當氣流通過船帆或機翼時,由於機翼上麵和帆的前麵的氣流,要走更長的距離,來與機翼下麵及帆後麵的氣流相會合,因而,就加快了流速,使帆的前麵與後麵、機翼的上麵與底麵的氣流產生不同的流速。”
“流速慢處的壓強,比流速快處的壓強大,這個壓強差,使機翼產生了向上的升力,也使帆獲得了向前的動力,在這裡,不妨也稱它為‘升力9。”計算機姐姐說。
“先進的帆船和帆板,前進最快的時速,可達30至40千米,除了帆產生推力以外,還有一個重要因素,就是船底的流線型,船浸入水中部分的橫向截麵積,遠大於縱向截麵積,推力雖然比橫向力小,但船在水裡前進時,所受的阻力,要比船橫向移動所受的阻力小許多。所以,推船前進的效果,相當顯著。”科學博士說。
計算機姐姐說“船靠風對帆的動壓力推動,而動壓力的大小,取決於風對帆的相對速度,相對速度越大,動壓力就越大。然而,船在動壓力的推動下,前進速度逐漸增加,風對帆的相對速度就會減小,因而,風對帆的動壓力減小,船速會再度慢下來,同時,會進入不穩定狀態。”
“帆船是居住在海河區域的古代人的水上交通運輸工具。根據空氣動力學原理,流體速度增加,壓力就會減低。空氣要繞過向外彎曲的帆麵,必須加快速度。於是,壓力減小,產生吸力,把船帆扯向一邊。船帆背風一麵,因壓力降低而產生的吸力相當大,與迎風一麵比較,將帆推動的力量大一倍。”海洋爺爺說。
“風在帆兩側產生的吸力和推力,使船側向行駛。但中插板可以阻止船側向行駛,於是,風力分解為兩個分力,一個分力推動帆船向前行駛,另一個分力則使船向背風一麵傾側。帆舵手呢,在船的另一邊,探身出外,保持平衡。”科學博士說。
計算機姐姐說“帆船不能完全正麵頂著風航行。一艘長12米的帆船,可與風向成12—15度的夾角逆風行駛。如果要正麵迎著風的方向前進,必須以z字形路線航行。逆風行駛時,船與風向的夾角越小,速度越慢。舵手若以角度較大的z字形路線航行,船速會加快,不過航程會更長。”
海洋科普探險小分隊來到海口的西海岸附近,他們看見了各種色彩的風帆。
“那是運動員在進行帆船運動訓練。帆船比賽是第30屆奧運會賽事之一。1896年,第1屆奧運會就把帆船比賽列為正式競賽項目,但由於天氣情況惡劣,第1屆奧運會的帆船比賽未能舉行。”海洋爺爺說。
計算機姐姐說“夢弟、小波、小明、小燕子、小聰,你們可以打開夢幻帽的搜索功能,請回答,什麼是帆船運動項目?帆船運動什麼時候在奧運會舉行的?”
小聰說“我知道,帆船是水上運動項目之一。帆船比賽是運動員駕駛帆船在規定的場地內進行速度比賽的一項運動。帆船運動中,運動員駕駛船隻前進,依靠自然風力作用於船帆上,是一項集競技、娛樂、觀賞、探險於一體的體育運動項目。由於它具有較高的觀賞性,備受人們喜愛。”
夢弟說“1900年第2屆奧運會在法國巴黎舉辦,帆船運動共進行7個級彆的比賽。除在美國聖路易斯舉行的第3屆奧運會沒有帆船比賽,其餘的每屆奧運會,都設有該項目。”
“1900年,帆船運動被列入第2屆現代奧運會之後,這項運動,無論是在規模上,還是在水平上,都進入了一個快速發展的時期。特彆是從20世紀中期開始,帆船運動在世界各發達國家,得到了較快發展。”計算機姐姐點評說。
劉傻子說：“現代帆船運動,已經成為世界沿海國家和地區喜聞樂見的體育活動之一,也是各國人民進行體育文化交流的重要內容。經常從事帆船運動,能增強體質,鍛煉意誌。特彆是在風雲莫測,海浪、氣象、水文條件的不斷變化中,迎風鬥浪,能培養戰勝自然、挑戰自我的拚搏精神。”
“帆船起源於歐洲,其曆史可以追溯到遠古時代。帆船是人類與大自然鬥爭的一個見證,帆船曆史同人類文明史一樣悠久。”計算機姐姐點評說。
“帆船運動起源於荷蘭。古代的荷蘭,地勢很低,所以開鑿了很多運河,人們普遍使用小帆船運輸或捕魚。這種小船,是由一棵獨木或用木排、竹排編製而成,這是世界上最早的帆船。”小聰說。
劉傻子說：“帆船運動的曆史悠久,最早的競技記載,是在公元前70年,古羅馬詩人維基爾,在敘事詩《伊尼特》中詳細地描述了特洛伊到意大利的一次帆船競賽活動,並描述了比賽結束後,優勝者和參加者的獲獎情況。”
小聰說“1662年，英王舉辦了一次英國與荷蘭之間的帆船比賽,比賽路線是從格林威治到格來烏散德,再到格林威治。這是早期規模較大的帆船比賽。”
小燕子說“18世紀,帆船俱樂部和帆船協會相繼誕生。1720年前後,英、美、瑞典、德、法、俄等國家先後成立了帆船俱樂部或帆船競賽協會,各國之間,經常進行大規模的帆船比賽。”
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