Fisica della vela
Abbiamo ormai acquisito i concetti base della vela, siamo pronti a entrare nel vivo delle logiche che regolano l’andamento a vela della barca, la fisica della vela: profilo alare e portanza, equilibrio velico e vento apparente.
Profilo alare e portanza
Le vele non sono dei semplici pezzi di tessuto tagliati a triangolo poiché la giusta forma è fondamentale per le prestazioni della barca.
È importante dare a una vela anche una concavità e che questa sia distribuita nel modo più opportuno. Per fare ciò bisogna intervenire sulla forma dei ferzi, le strisce di tessuto che cucite assieme formano la vela.
In questo modo otteniamo un vero e proprio profilo alare che ci consente di sfruttare il principio fisico della portanza..
Regolando correttamente una vela, dandole quindi il giusto angolo di incidenza con il vento, si viene a creare un flusso laminare sui due lati della vela stessa, con quello sottovento più veloce di quello sopravvento con conseguente depressione sottovento alla vela e maggior pressione sopravvento.
Questo fenomeno è stato enunciato dal fisico Bernoulli il quale dice che in un fluido in movimento velocità e pressione sono inversamente proporzionali.
Questa differenza di pressione sulle due facce di un profilo alare è detta portanza.
La vela, e di conseguenza la barca, è quindi “risucchiata” sottovento.
La portanza è fondamentale per far navigare la barca di bolina e man mano che poggiamo interagisce con l’effetto spinta del vento sulle vele fino ad arrivare in poppa piena dove non c’è più portanza ma solo spinta (a meno che non aggiungiamo vele supplementari come lo spinnaker).
È per questo che la massima efficienza di una barca viene raggiunta “intorno” al traverso.
Per ultimo, per consentire a una barca di navigare in bolina non è sufficiente solamente la portanza ma serve anche un piano di deriva opportunamente disegnato per una funzione che contrasti lo scarroccio.
Regolando nel modo opportuno randa e fiocco e dando la giusta forma al canale che si forma tra le due vele, sottovento alla randa e sopravvento al fiocco, si può sfruttare l’effetto venturi che fa accelerare ancor di più il flusso sottovento alla randa aumentandone la portanza.
Equilibrio velico
L’azione del vento sulle vele avviene naturalmente sugli infiniti punti della vela stessa, ma come tutte le forze possiamo immaginarla applicata in un punto ben preciso, il centro velico C.V..
Ogni vela ha il suo centro velico e l’insieme dei C.V. delle varie vele presenti a bordo di una barca danno il centro velico risultante di tutte le vele.
Il centro di deriva, C.D., invece è il punto di applicazione delle forze esercitate dall’acqua sull’opera viva, e cioè la resistenza dell’acqua all’avanzamento.
Quando questi due centri giacciono sulla stessa verticale la barca è in equilibrio, quindi per mandarla dritta non abbiamo bisogno di correzioni né all’orza né alla poggia con conseguente effetto frenante.
Quando il centro velico è a poppavia del centro di deriva la barca assume un assetto orziero.
Con il centro velico a proravia del centro di deriva, l’assetto è poggiero.
L’equipaggio può agire sul C.V. regolando nel modo più opportuno le vele, cazzandone una e lascandone un’altra per esempio, oppure riducendole, o semplicecemene spostando l’albero longitudinalmente per mezzo dello strallo di prua e di poppa.
Sul C.D. si può intervenire invece solo su quelle barche provviste di deriva mobile, tipicamente le barche più piccole denominate appunto “derive”, altrimenti la sua posizione rimane quella stabilita dal progettista.
Il vento apparente
Il vento “apparente”, V.A., è la risultante tra il vento reale, V.R. quello effettivamente presente in zona, ed il vento di avanzamento o di velocità, V.V. quello creato dalla barca con il suo spostamento.
Il vento reale lo percepiamo quando siamo fermi, per esempio all’ancora, ed è funzione della direzione e forza del vento presente quel giorno in zona.
Il vento velocità è quello che percepiamo in navigazione a motore in condizioni di calma di vento reale e ha stessa direzione della barca, verso opposto e pari intensità rispetto alla velocità della barca stessa.
La direzione e l’intensità del vento apparente dipendono dall’andatura e dalla velocità della barca:
- La differenza, in termini di direzione, tra V.A. e V.R. è minima in bolina e massima al lasco.
- L’intensità del V.A. è tanto maggiore quanto più stringiamo il vento.
- Il V.A. è sempre spostato a proravia del V.R.
- Nell’andatura in poppa il V.A. è la differenza tra V.R. e V.V.
Nella navigazione a vela pratica ricordiamo che l’equipaggio regola le vele sul vento apparente e che sotto raffica per esempio, il V.A. ruota verso poppa rendendo necessaria una nuova regolazione delle vele, lascandole, o permettendo di “guadagnare al vento” orzando.
Quando invece la barca accellera il V.A. ruota verso prua, lasciandoci la scelta tra cazzare le vele e poggiare.
Per approfondire l’argomento
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