A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. A vitorlás hajó mozgásáról. (Az . feladat megoldása.) A vitorlás hajónak az emberiség kultúrájában nagy szerep jutott. A nagy felfedezők, mint pl. Columbus, vitorlás hajókkal indultak neki az ismeretlen óceánnak. Nincs száz éve sem annak, hogy a gőzhajókat használják. Hogy a hajót vitorlájánál fogva a szél tovaviheti, az mindenki előtt világos abban az esetben, ha a hajó iránya és a szél iránya összeesnek. De hogy még akkor is jól lehet vitorlázni, ha ellenszél fúj, az egy kis meggondolást igényel. Ugyanazért a múlt évben a következő feladatot tűztük ki:
1341. Mutassuk meg rajzban, hogy a szél erejének akkor is van a hajó haladási irányába eső componense, amikor a szél iránya a hajó haladási irányával derékszöget vagy tompaszöget zár be. Egy vitorlás hajót oly szél hajtja, melynek sebessége ; mekkora a hajó sebessége, ha a vitorla a hajó irányával -ot, a szél irányával pedig -ot zár be? Hogyan kell a vitorlát állítani, hogy a hajó sebessége a lehető legnagyobb legyen, föltéve, hogy a szél iránya a hajó irányával állandóan ugyanazt a szöget zárja be? Északi szél fúj, melynek sebessége , a hajó délkeleti irányban halad; hogyan kell a vitorlát állítani, hogy a hajó sebessége a lehető legnagyobb legyen? Mekkora e sebesség? Milyen irányt jelez a főárbóc tetején lévő szélkakas?
A beérkezett sok igen ügyes megoldásból saját megjegyzéseinkkel kapcsolatban adjuk a következőket. . Az, hogy előre megy-e a hajó vagy hátra, csakis a vitorla irányától függ, nevezetesen attól, hogy a szél nyomása a vitorla hátulsó vagy elülső felületére működik-e. A mellékelt négy ábra mindent megmagyaráz.
mindenütt a hajó haladási irányát jelzi. Az . ábra azt mutatja, hogyan kell a vitorlát állítani, mikor a szél szembe fújva tompaszöget alkot a hajó haladási irányával. vektor jelentheti a szél sebességét, de jelentheti az abból származó nyomóerőt is. Ezt a vektort helyettesíthetjük: és vektorokkal (kétszer alkalmazva a parallelogramma szerint való szétbontást). Ezek közül vektor párhuzamos a vitorlával; reá hatást nem gyakorolhat, mert nem talál felületet, melybe belekapaszkodjék. Ennek a vektornak legföljebb a hajó testére lehet hatása, mert ott talál szembeálló felületet. Minthogy azonban a hajónak eme vektor irányára merőleges felülete a vitorla felületéhez képest csekély, azért ezt a hatást egyelőre elhanyagolhatjuk. A vektor a hajó haladási irányára merőleges. Igen nagy felületet talál úgy a vitorlán mint a hajó testén, tehát nagy erővel tolná a hajót oldalvást, vagyis a haladási irányra merőlegesen. Ennek a vektornak a hajó nem engedelmeskedhetik, mert a víz ellenállása a hosszoldal mentén igen nagy. A víz ellenállása arányos azzal a felülettel, mely a vizet helyéből kiszorítani igyekszik. Hogy ezt az oldalmozgást a -hoz közel eső értékre csökkentsék, a vitorlás hajót úgy építik, hogy az a felület lehetőleg nagy legyen. A vitorlás hajó tehát hosszú s azonkívül alul hegyes, keskeny gerincével mélyen a víz felszíne alá ér. Ez a vektor tehát oldalmozgást alig hoz létre; egyetlen hatása az, hogy a hajót oldalra, ferdére fordítja. Sőt erős szél esetében fel is fordítaná. Ezt elkerülendő a hajó fenekét erősen megterhelik s az alsó keskeny gerinc is nagy fajsúlyú anyagból készül. Marad mint egyetlen mozgató componens az , mely a hajó tengelyének irányába esik. Ez a componens a vitorlában talál elég kapaszkodó felületet; a mozgás ennek irányában tényleg létre fog jönni, mert a hegyes keskeny orral szemben a víz sem nyújt elegendő ellenállást. A . és . rajz azt mutatja hogyan nem szabad a vitorlát állítani. Ez esetekben a hajó nem előre, hanem hátra menne, pedig a . esetben olyan szél fúj, mely a hajó haladási irányához közel esik. A . rajz éppen azt mutatja, hogy ebben az esetben milyen a helyes vitorlaállítás. Ha a hajón több vitorlatartó árbóc van, akkor ezeknek megfelelő állításával a hajót kormányozni is lehet. A kormánylapát azonban ebben az esetben is szükséges.
(Pichler Sándor, Budapest.) | . Ha a szél sebességét ábrázolja, akkor a hajónak ezen vitorlaállás mellett elérhető maximális sebességét fogja jelenteni. Ezt a sebességet a mindig felmerülő súrlódás miatt a hajó ugyan soha sem fogja elérni, de nem fog tőle messze elmaradni. Ezt a sebességet a . ábra szerint kiszámíthatjuk tehát | |
(Sárközy Pál, Pannonhalma.) | . Ha azt a vitorlaállást keresem, amely mellett a hajó sebessége maximális, akkor kifejezés maximumát kell keresni. | |
azt a szöget méri (lásd a . ábrát), amelyet a szél iránya a hajó irányával bezár. Ez tehát , tehát akkor lesz maximum, ha maximum. maximum lesz, ha , vagyis A hajó sebessége legnagyobb, ha a vitorla a szél és a hajó irányával ugyanakkora szöget zár be. . Minthogy a hajó délkeleti irányban evez és a szél északról délnek fúj, azért a szél a hajó irányával az egyik oldal felé , a másik oldal szöget alkot, jelölésünk értelmében | |
Az árbóc tetején lévő szélkakas a hajó és a szél sebességeiből mint componensekből alkotott parallelogramma átlójába eső irányt fogja jelezni. Jelöljük az átló és a széliránya közti szöget -val, az átló és a hajó iránya közti szöget -val, akkor oly háromszögünk van, melynek oldalai és s a köztük fekvő szög ismeretes. A tangens-tétel szerint Ebből ; vagyis a szélkakas az északdéli iránnyal ekkora szöget fog bezárni nyugat felé. A megelőzők után azt lehetne gondolni, hogy a vitorlázás mindig lehetséges, hacsak épen szembejövő szél nem fúj. Ez elméletileg így is van, mert az vektornak az ellenszélt kivéve mindig lesz egy componense, a hajó haladási irányában. Nem kell azonban felejteni, hogy a vitorlával párhuzamos vektor a hajó testében elég felületet talál hatásának kifejtésére; az általa létesített mozgás pedig éppen ellenkező irányú a hajóéval. Ha már nagyon kicsinnyé válik, akkor ennek a vektornak hatása érezhető. Jól felszerelt hajóval még lehet vitorlázni, ha a szél és a hajó iránya közti szög (a túlsó oldal felé ). Ezen túl azonban nem lehet menni. Ebben az esetben másképp segítenek magukon. Egyenes vonal helyett cikkcakk vonalban haladnak, úgy hogy a széliránya és a hajó tényleges haladási iránya közti szög kisebb foknál. Ez az úgynevezett lavírozás.
|
|