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你一定知道,帆船是依靠风提供的动力在水面上航行。那幺,帆船的最大速度和当时的风速相比,谁更快呢?

“当然是风更快!”想必你会脱口而出。

然而,事实真的如此吗?

帆船真是被“吹”动的?

要弄清这个问题,我们首先得弄清帆船到底在水面上是怎幺航行的。真的就只是“风在后面吹,船在前面跑”吗?

帆船顺风航行,可能是最符合你脑海中的帆船行驶方式了——风径直吹动着船帆,船帆带动着船身,劈开波浪,向前而行。的确,这就是横帆帆船的航行原理。

不过,这并不是现代帆船最常见的行驶方式。风力,也不再是现代帆船最大的动力来源!

其实,现代帆船最大的动力来源是——伯努利效应①。现代帆船的船帆是一个巨大的弧面,当风以一定角度吹过这扇弧面,两侧的空气速度并不一致:迎风面的空气流速较慢,压力较大;背风面的空气流速较快,压力较小。这样,就会在船帆产生一个指向背风面的力,从而驱动着帆船前行。这个力,才是现代帆船最大的动力来源。

“一帆风顺”真的是最快?

“祝您一帆风顺”——你可能也经常说出这样的祝福。

可当我们继续深究帆船的航行状态,就会发现“一帆风顺”并不是最快的。

现代帆船最大的动力来源是伯努利效应,它的产生是需要一定条件的。而在顺风的状态下,尤其是风向与船帆垂直的时候,是不可能出现伯努利效应的。这个时候,帆船的动力仅仅只有风的推力。

只有帆船的船帆与风向呈一定角度,伯努利效应才会生效,帆船才能获得最大的动力来源。这个角度,则会受到船体、船帆的结构和材料等多个因素的影响。目前,各种研究和运动员的实践经验均表明,帆船在逆风情况下的航行速度,竟然是快于顺风的。

逆风航行,“之”字前进

正是因为现代帆船的动力来源于伯努利效应,所以帆船能够实现逆风航行。逆风的时候,只需要调整船帆与风的角度,使得伯努利效应生效,便能获得向前的力。只是,受到水的阻力和风的推力影响,帆船逆风航行并不能怼着风前进,而是要斜着才行。因此,在航行一段距离之后,通常要再次调整船帆的角度,又斜着回来。这样,就形成了一个“之”字形的线路。

总之,逆风航行的帆船像极了我们遇到的一些难题,看似困难重重,其实你只需要调整一下,就能继续出发啦!