Navigando a vela si percepisce un vento che in realtà non è il vento reale, cioè il vento che si percepirebbe se fossimo fermi, ma si percepisce un vento detto vento apparente, questo tipo di vento è la combinazione vettoriale fra il vento reale è il vento che genera il moto dell'imbarcazione.
Il vento apparente è quello che permette all'imbarcazione di muoversi, questo ha come conseguenza il fatto che l'andatura in poppa è la meno efficiente, quindi man mano che l'imbarcazione prende velocità il vento apparente diminuisce. Infatti se vi muoveste alla stessa velocità del vento e nella stessa direzione non sentireste alcun vento (vento apparente nullo).
Questo è il motivo per cui nelle regate le imbarcazioni a vela non vanno mai con vento di poppa ma bordeggiano il vento per massimizzare il vento apparente.
Esistono due strumenti, usati a bordo per misurare il vento, l'anemometro che misura la velocità del vento apparente e l'anemoscopio che ne misura la direzione.
Un tempo le vele erano di forma quadrata, questa tipologia di vele sospingevano l'imbarcazione solo con venti provenienti da poppa, quindi non c'era modo di risalire il vento, questo modo di navigare nacque quando furono introdotte le vele triangolari.
Il motivo per cui la vela triangolare permette di risalire il vento è perché questa si comporta come l'ala dell'aeroplano, per cui quando viene colpita con giusto angolo di incidenza genera una forza molto grande che spinge l'imbarcazione.
Il motivo fisico per cui avviene ciò è contenuto nell'enunciato del principio di Bernoulli, il quale si può applicare per quantificare la portanza, cioè la forza normale al movimento del fluido che scorre lungo una superficie, nel nostro caso la vela appunto.
Semplificando un po' le cose, consideriamo un fluido come lamellare cioè formato da tante superfici parallele ed equidistanti, che scorre lungo una superficie tipo quella di un'area di aereo, il fluido colpisce l'ala e una parte scorre al di sopra e un'altra scorre al di sotto. Data la forma dell'ala il fluido che passa sopra deve scorrere più velocemente rispetto al fluido che passa sotto, perchè ha più strada da fare, le lamelle si avvicinano e la pressione nella parte superiore diminuisce invece il fluido che passa sotto ha una velocità inferiore e una pressione maggiore. Questa differenza di pressione genera la portanza che spinge l'ala verso la depressione.
Questo stesso ragionamento lo possiamo applicare anche alla vela infatti la vela arcuandosi genera una convessità che genera una differenza di pressione verso la depressione spiegata prima.
La forza che agisce sulla vela la si può considerare applicata in un punto detto centro velico, il vento apparente oltre alla portanza produce anche un'altra forza la resistenza aerodinamica orientata verso lo stesso verso del vento apparente.
La risultante di queste due forze vettoriali si chiama Forza Totale Aerodinamica la quale si può scomporre in altre due forze la Forza Motrice quella che spinge l'imbarcazione e la Forza di Sbandamento la quale produce lo sbandamento e lo scarroccio.
La forza motrice varia in base all'angolo di incidenza del vento ed è inversamente proporzionale alla forza di sbandamento, inoltre si ha maggiore forza con angoli di incidenza del vento da 60° a 140°.
Il movimento dell'imbarcazione nell'acqua produce sul profilo alare della deriva una ulteriore forza Forza totale idrodinamica uguale e opposta alla Forza totale Aerodinamica.
La Forza totale Idrodinamica si può scomporre in altre due forze la Resistenza Idrodinamica e la Resistenza Laterale uguali e opposte rispettivamente alla Forza Motrice e alla Resistenza Aerodinamica.
La Forza totale Idrodinamica si considera applicata in un punto detto centro di deriva.
Mentre possiamo considerare fisso il centro di deriva il centro velico varia a seconda della superficie velica esposta al vento, va da sé che si possono avere tre situazioni:
- centro velico e centro di deriva giacciono sullo stesso piano in questo caso si ha una situazione detta di equilibrio velico quindi l'imbarcazione
prosegue nella rotta impostata
- il centro velico si trova a pruavia rispetto al centro di deriva o viceversa, in questo caso si genera una coppia
che fa ruotare l'imbarcazione portandola 'all'orza' (prua che stringe il vento) o 'alla poggia' (prua che lasca il vento)
Elenchiamo ora i tipo di andatura delle imbarcazioni a vela:
- bolina stretta l'imbarcazione risale il vento, le vele sono 'cazzate a ferro' e piatte. La barca può essere molto sbandata.angolo morto settore in cui l'imbarcazione non riesce a risalire il vento, quindi non può navigare.
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bolina larga l'imbarcazione ha un angolo di 65 gradi rispetto al vento, le scotte sono lascate e le vele prendono vento.
- traverso l'imbarcazione naviga con angolo di 90°.
- lasco si naviga circa a 135°
- gran lasco si naviga con angolo di circa 150°
- poppa si naviga con vento alle spalle fiocco e randa sono su lati opposti (a farfalla)
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