力学とは？ わかりやすく解説

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/04/11 19:53 UTC 版)

「帆」の記事における「力学」の解説

帆が風により力を得る原理は、航空機や鳥あるいは風力タービン（風車）といったものの翼と基本的に同じである。風を受けている帆には、気流との相互作用により空気力が働いている。流体力学ではこの力を、流れの向きと垂直な成分の揚力と平行な成分の抗力に分けて扱うことも多い。風をはらんで張り出した帆の断面形（翼型）は適度な曲率を持っており、前縁付近での気流の剥離を抑制しうるため、平板状よりも効率がよい。 帆走においては、帆の張りを曲線状のままで安定させることが、うまくスピードを出すための条件となる。風が弱くては帆が上手く張れず、適切な翼型を維持できずにスピードが出ない。一方、風が強すぎても帆がはためいてしまい、好ましい翼型を維持できずにスピードが出ない。 船の進行方向と風上方向との間を成す角度と、理論帆走速度と風速の比を示したものを帆走ポーラー線図（ポーラーダイアグラム）と呼ぶ。この線図はヨットなどの帆船の基本性能を評価するために一般的に用いられるものである。 直感的には完全に追い風の状態、すなわち船の進行方向と風上方向の成す角度が180度に近いほど、推進力が強そうだが、その場合帆の迎角を失速の範囲にする事になり、縦帆をもつヨットなどで実際に最も推進力が強いのは、100度から120度程度の、揚抗比が１を超える方向である。レース用のヨットなどでは、風向や風速の好条件がそろえば風速以上の帆走速度が出る場合もある。

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