13 diciembre 2007

A vela contra el viento

Una cosa difícil de comprender es cómo pueden los barcos de vela navegar "contra el viento", o como dicen los marineros navegar "ciñendo o de bolina". Es verdad que cualquier marino puede decir que directamente contra el viento no se puede navegar a vela, pero sí se puede avanzar formando un ángulo agudo con su dirección. Este ángulo puede ser pequeño (de cerca de la cuarta parte de un ángulo recto) y, por consiguiente, parece igual de incomprensible navegar directamente contra el viento o hacerlo formando un ángulo de 229 con su dirección.

No obstante, en realidad no es lo mismo. Ahora veremos cómo la fuerza del viento se puede aprovechar para navegar a su encuentro formando un ángulo pequeño. Comencemos por analizar cómo el viento, en general, ejerce su acción sobre la vela, es decir, hacia donde empuja el viento a la vela cuando sopla sobre ella. El lector pensara probablemente que el viento siempre empuja a la vela en el mismo sentido que él sopla. Pero esto no es así; cualquiera que sea la dirección en que sople el viento siempre le empujará a la vela perpendicularmente a su superficie.

Fig. 1. El viento siempre le empuja a la vela formando un ángulo recto con su plano.

En efecto, supongamos que la dirección del viento es la que indican las flechas de la fig. 1 y que la recta AB representa la vela. Como el viento presiona por igual sobre toda la superficie de esta última, podemos sustituir esta presión por la fuerza R, aplicada al centro de la vela. Esta fuerza se puede descomponer en dos: una, la fuerza Q, perpendicular a la vela, y otra, la fuerza P, dirigida a lo largo de ella (fig. 1, a la derecha).

Fig. 2. Así se puede navegar a vela en contra del viento.

Esta última fuerza no le empuja a la vela, puesto que el rozamiento del aire con el lienzo es insignificante. Por lo tanto, queda solamente la fuerza Q, que empuja a la vela formando un ángulo recto con ella. Una vez sabido esto, podemos comprender sin dificultad cómo puede un barco de vela navegar formando con la dirección del viento en contra un ángulo agudo. Supongamos que la recta KK (fig. 2) representa la línea de la quilla del barco. El viento sopla, formando un ángulo agudo con esta línea, en la dirección que indica la serie de flechas. La recta AB representa la vela, que se coloca de manera que su superficie divida por la mitad al ángulo que forma la dirección de la quilla con la del viento.

Fig. 3. Voltajeo de un barco a vela

Veamos cómo se descomponen las fuerzas en estas condiciones (fig. 1). La presión del viento sobre la vela la representamos por medio de la fuerza Q, que como sabemos tiene que ser perpendicular a dicha vela. Esta fuerza se puede dividir en dos: una, la fuerza R, perpendicular a la quilla, y otra, la fuerza S, dirigida hacia adelante a lo largo de la línea de la quilla del barco. Como el barco no se puede mover en la dirección R, puesto que encuentra una gran resistencia en el agua (la quilla de los barcos de vela suele ser muy profunda), la fuerza R se equilibra casi totalmente con esta resistencia. Queda, pues, una sola fuerza, la S, que como puede verse está dirigida hacia adelante y, por consiguiente, hace que el barco avance formando un ángulo agudo con la dirección del viento, como si fuera en contra de él. Este movimiento se realiza generalmente en forma de zigzag, como se muestra en la fig. 3. En lenguaje marinero este movimiento se llama "voltajear".

Referencia: Física Recreativa II. Yakov Perelman

5 comentarios:

Samuel Bellamy dijo...

Esto sí es útil. Un apoyo al sector marinero.

averline dijo...

Mas lo ke me cranee para resolver eso sin ayuda, pero desconocia el dato de ke el viento sopla en angulo a la vela y no de frente como suponia, gracias.

Guill dijo...

Excelente articulo. Me ha resuelto las dudas que tenia sobre navegar a contraviento. Un saludo

DIEGO MAURICIO RIVERA GALINDO dijo...

Mmmmmm... Muy interesante, si Dios lo permite construiré un catamarán y pondré en práctica está teoría.
Exelente

DIEGO MAURICIO RIVERA GALINDO dijo...

Excelente. Sólo me hace falta construir mi catamarán para poner en práctica está teoría. Si Dios lo permite... Pron
tamente, prontamente