เรือใบสามารถแล่นทวนลมได้หรือไม่
ลองทำการทดลองง่ายๆ ก่อน โดยใช้มือซ้ายจับไม้บรรทัดไว้ มือขวาถือปากกาตามที่แสดงในรูป (1) กดลงไปบนแผ่นสามเหลี่ยมที่ติดอยู่กับไม้บรรทัด แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใด????
ไม่ว่าปลายปากกาจะกดลงไปในทิศทางใดบนด้านเฉียงของแผ่นสามเหลี่ยมก็ตาม แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปในทิศของลูกศรสีขาว เมื่อปลายปากกากดลงบนด้านเฉียงของแผ่นสามเหลี่ยมตามแนวทิศ v เนื่องจากแผ่นสามเหลี่ยมเรียบลื่น แรง R ที่กดลงไปนั้นจะตั้งฉากกับด้านเฉียงของสามเหลี่ยม (ซึ่งก็คือไม่เกี่ยวข้องกับทิศทาง v โดยตรง)
แรงกด R นี้สามารถแบ่งออกเป็นแรงองค์ประกอบ F1 และ F2 โดยที่ F1 ทำให้แผ่นสามเหลี่ยมเคลื่อนที่ไปตามแนวไม้บรรทัด (ตามทิศทางของลูกศรสีขาวในรูป(1) F2 ทำให้แผ่นสามเหลี่ยมกดลงไปบนไม้บรรทัด ในขณะที่ไม้บรรทัดจะมีแรงต้าน P กระทำต่อแผ่นสามเหลี่ยม โดยต้านแรง F2 ดังนั้นแผ่นสามเหลี่ยมจึงเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง F1 เท่านั้น จากรูป (1) แสดงให้เห็นว่า เมื่อกดปลายปากกาลงไปบนแผ่นสามเหลี่ยมจากทางทิศเหนือ แต่แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ
ในรูป (2) แสดงให้เห็นว่า เมื่อเรือใบแล่นทวนลมนั้น แรงลม R ที่กระทำต่อเรือใบจะตั้งฉากกับใบเรือ (หากไม่มีแรงเสียดทานระหว่างกันจะตั้งฉากกับพื้นที่ผิวสัมผัส) R สามารถแยกเป็นแรงองค์ประกอบ F1 และ F2 โดยที่ F1 จะเป็นแรงผลักให้เรือใบแล่นไปข้างหน้า ในขณะที่ F2 จะดันให้เรือเคลื่อนที่ไปตามแนวขวาง แต่เนื่องจากท้องเรือและกราบเรือทางด้านข้างได้รับแรงต้าน P จากน้ำ แรง P จะต้านแรง F2 ทำให้เรือไม่เคลื่อนที่ไปทางแนวขวางมากนัก เรือจึงแล่นตรงไปได้
ไม่ว่าปลายปากกาจะกดลงไปในทิศทางใดบนด้านเฉียงของแผ่นสามเหลี่ยมก็ตาม แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปในทิศของลูกศรสีขาว เมื่อปลายปากกากดลงบนด้านเฉียงของแผ่นสามเหลี่ยมตามแนวทิศ v เนื่องจากแผ่นสามเหลี่ยมเรียบลื่น แรง R ที่กดลงไปนั้นจะตั้งฉากกับด้านเฉียงของสามเหลี่ยม (ซึ่งก็คือไม่เกี่ยวข้องกับทิศทาง v โดยตรง)
แรงกด R นี้สามารถแบ่งออกเป็นแรงองค์ประกอบ F1 และ F2 โดยที่ F1 ทำให้แผ่นสามเหลี่ยมเคลื่อนที่ไปตามแนวไม้บรรทัด (ตามทิศทางของลูกศรสีขาวในรูป(1) F2 ทำให้แผ่นสามเหลี่ยมกดลงไปบนไม้บรรทัด ในขณะที่ไม้บรรทัดจะมีแรงต้าน P กระทำต่อแผ่นสามเหลี่ยม โดยต้านแรง F2 ดังนั้นแผ่นสามเหลี่ยมจึงเคลื่อนที่ไปตามแนวแรง F1 เท่านั้น จากรูป (1) แสดงให้เห็นว่า เมื่อกดปลายปากกาลงไปบนแผ่นสามเหลี่ยมจากทางทิศเหนือ แต่แผ่นสามเหลี่ยมจะเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ
ในรูป (2) แสดงให้เห็นว่า เมื่อเรือใบแล่นทวนลมนั้น แรงลม R ที่กระทำต่อเรือใบจะตั้งฉากกับใบเรือ (หากไม่มีแรงเสียดทานระหว่างกันจะตั้งฉากกับพื้นที่ผิวสัมผัส) R สามารถแยกเป็นแรงองค์ประกอบ F1 และ F2 โดยที่ F1 จะเป็นแรงผลักให้เรือใบแล่นไปข้างหน้า ในขณะที่ F2 จะดันให้เรือเคลื่อนที่ไปตามแนวขวาง แต่เนื่องจากท้องเรือและกราบเรือทางด้านข้างได้รับแรงต้าน P จากน้ำ แรง P จะต้านแรง F2 ทำให้เรือไม่เคลื่อนที่ไปทางแนวขวางมากนัก เรือจึงแล่นตรงไปได้
จากรูป (3) หากแล่นเรือใบโดยจัดใบเรือและหางเสือให้เหมาะสมก็จะสามารแล่นทวนลมเป็นแนวโค้งได้ แล่นปะทะลมเหนือแล้วมุ่งไปทางทิศเหนือ
เกี่ยวข้องกับหลักการฟิสิกส์ในเรื่องของ...
แรงองค์ประกอบ (component forces) หรือ การเเตกเเรง แรงแรงหนึ่งสามารถแยกออกเป็นแรงย่อย 2 แรงหรือมากกว่า แรงย่อยที่แยกออกนี้คือแรงองค์ประกอบ
เเหล่งอ้างอิง
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น