小聪掉进大海里 , 他开始游泳 , 脚触筋了 , 他大吃一惊 , 紧张得 吃了一口海水 , 开始喊救命 , 小燕子与计算机姐姐带上两只救生圈 , 跃入大海 , 向小聪游去0 游到小聪身边 , 她们救起了小聪。
科学博士说:“小聪，要注意安全，不能单独行动。 一艘帆船如 果没有能张成有效弧形的帆和逆风航行的能力 , 航行于大海上，往往 要靠依照季节改变方向的贸易风 , 才能有去有回。”
计算机姐姐说:“小燕子 、小聪 、梦弟，你们戴上梦幻帽，打开开关，我带你们坐上帆船 , 去体验不同风向 , 理解帆船原理 , 即帆船航行的一般规律。”
小燕子梦见自己乘上现代帆 船 , 虽然是逆风 , 却能够昂首前 进 , 看来 , 这帆船拥有良好的逆 风航行能力 。在平常微风的时候 , 顺风航行的速度是最慢的 , 因为 除了风的推力外 , 没有伯努利效 应的助力 , 而在强风的时候 , 又 容易因风的推力 , 集中在左舷或右舷 , 而一直向另一舷转向。
梦弟梦见自己坐的帆船 , 是在侧风中行驶 , 风从侧向来 , 被帆化 作两股力量 , 一个是让船侧滑的力量 , 一个是让船前行的力量 , 而侧 滑的力量则被 “中央板 ”化作侧倒的力量 , 再由水手调整重心相抵 , 只剩极少的侧移力量 , 而大部分的力量 , 使帆船在侧风中向前行驶。
小聪梦见自己乘坐的帆船 , 遇到顶风 , 而顶风行驶的极限角度 , 是风的来向的左右各 35 度 , 但一般以 45 度为极限 , 这和船的设计有 很大的关系 。顶风行驶的概念 , 是和侧风行驶相当接近的 , 只是顶风 时 , 侧向的力量 , 较侧风为大 , 而前进的力量 , 又小于侧风 , 是易学 难精的 。初学者 , 一开始可以先练顶风行驶 , 因为 , 把顶风行驶学会 了 , 之后 , 侧风行驶自然就会了。
小燕子、小聪与梦弟从梦中醒过来 , 各人谈自己乘坐帆船的体会。
计算机姐姐说:“一般人对帆船动力来源不清楚 , 往往会有一个 错误观念 , 以为帆船是被风推着跑的 。其实，帆船的最大动力来源，是所谓的伯努利效应 , 也就是说 , 当空气流经帆的弧面时 , 会产生一股向前向上的吸引力，因此，帆船才有可能朝某角度的逆风方向前进。 而正顺风航行时 , 伯努利效应消失，帆船反而不能达到最高速。”
海洋爷爷说:“帆船的航向，也不是完全不能限制，在正逆风左右各约 45 度角内 , 是无法产生有效的前进力的，但是 , 顺风时的状况 也不佳 , 这时 , 伯努利效应消失 , 船速会慢下来 。同时，也进入不稳 定状态 。而有逆风航行能力的船 , 若要往逆风方向前进，必须采取Z 字形的路线 , 才能到达目的地。”
计算机姐姐说:“帆船顺风行驶时 , 就是依靠空气对帆的动压力推动帆船前进的 。根据‘ 流速增加 , 压强降低的伯努利原理 , 当空气向一个方向流动时 , 它向侧面作用的力就要相对减小。”
“也就是说 , 气体流动速度越大的地方 , 动压力压强越大 , 而静压力压强越小 。流速愈小的地方 , 动压力压强愈小,而静压力压强愈大。 这样 , 气体流速小的地方 , 对流速大的地方就会产生一个侧向的压力,这个力 , 称为静压力 。当迎风驶帆时 , 船正是在风的静压力推动下前进的。”科学博士说。
海洋爷爷说:“帆船要接受静压力,应该具有机翼一样的弧形。我们将帆的横截面和机翼的横截面进行对照 , 就可以看到它们的共同 点 。当气流通过船帆或机翼时 , 由于机翼上面和帆的前面的气流 , 要走更长的距离 , 来与机翼下面及帆后面的气流相会合 , 因而 , 就加快 了流速 , 使帆的前面与后面 、机翼的上面与底面的气流产生不同的流 速。”
“流速慢处的压强 , 比流速快处的压强大 , 这个压强差 , 使机翼产 生了向上的升力 , 也使帆获得了向前的动力 , 在这里 , 不妨也称它为 ‘ 升力 9。” 计算机姐姐说。
“先进的帆船和帆板 , 前进最快的时速 , 可达 30 至 40 千米 , 除了 帆产生推力以外 , 还有一个重要因素 , 就是船底的流线型 , 船浸入水 中部分的横向截面积 , 远大于纵向截面积 , 推力虽然比横向力小 , 但 船在水里前进时 , 所受的阻力 , 要比船横向移动所受的阻力小许多。 所以 , 推船前进的效果 , 相当显著。”科学博士说。
计算机姐姐说: “船靠风对帆的动压力推动 , 而动压力的大小 , 取决于风对帆的相对速度 , 相对速度越大 , 动压力就越大 。然而 , 船 在动压力的推动下 , 前进速度逐渐增加 , 风对帆的相对速度就会减小 , 因而 , 风对帆的动压力减小 , 船速会再度慢下来 , 同时 , 会进入不稳 定状态。”
“帆船是居住在海河区域的古代人的水上交通运输工具 。根据空气 动力学原理 , 流体速度增加 , 压力就会减低 。空气要绕过向外弯曲的 帆面 , 必须加快速度。于是 , 压力减小 , 产生吸力 , 把船帆扯向一边。 船帆背风一面 , 因压力降低而产生的吸力相当大 , 与迎风一面比较 , 将帆推动的力量大一倍。”海洋爷爷说。
“风在帆两侧产生的吸力和推力 , 使船侧向行驶 。但中插板可以阻 止船侧向行驶 , 于是 , 风力分解为两个分力 , 一个分力推动帆船向前 行驶 , 另一个分力则使船向背风一面倾侧。帆舵手呢 , 在船的另一边 , 探身出外 , 保持平衡。”科学博士说。
计算机姐姐说: “帆船不能完全正面顶着风航行 。一艘长 12 米的 帆船 , 可与风向成 12—15 度的夹角逆风行驶 。如果要正面迎着风的方 向前进 , 必须以 Z字形路线航行 。逆风行驶时 , 船与风向的夹角 越小 , 速度越慢 。舵手若以角度较大的Z 字形路线航行 , 船速会 加快 , 不过航程会更长。”
海洋科普探险小分队来到海口的西海岸附近 , 他们看见了各 种色彩的风帆。
“那是运动员在进行帆船运动训练 。帆船比赛是第 30 届奥运会赛 事之一 。1896 年 , 第 1 届奥运会就把帆船比赛列为正式竞赛项目 , 但 由于天气情况恶劣 , 第 1 届奥运会的帆船比赛未能举行。”海洋爷爷说。
计算机姐姐说:“梦弟 、小波 、小明 、小燕子 、小聪 , 你们可以 打开梦幻帽的搜索功能 , 请回答 , 什么是帆船运动项目? 帆船运动什 么时候在奥运会举行的? ”
小聪说:“我知道 , 帆船是水上运动项目之一 。帆船比赛是运动员驾驶帆船 在规定的场地内进行速度比赛的一项运动 。帆船运动中 , 运动员驾驶 船只前进 , 依靠自然风力作用于船帆上 , 是一项集竞技 、娱乐 、观赏、 探险于一体的体育运动项目 。由于它具有较高的观赏性 , 备受人们喜 爱。”
梦弟说: “1900 年第 2 届奥运会在法国巴黎举办 , 帆船运动共进 行 7 个级别的比赛 。除在美国圣路易斯举行的第 3 届奥运会没有帆船 比赛 , 其余的每届奥运会 , 都设有该项目。”
“1900 年 , 帆船运动 被列入第 2 届现代奥运会 之后 , 这项运动 , 无论是 在规模上 , 还 是在 水平 上 , 都进入了一个快速发 展的时期。特别是从 20 世 纪中期开始 , 帆船运动在世界各发达国家 , 得到了较快发展。”计算机姐姐点评说。
刘傻子说：“现代帆船运动 , 已经成为世界沿海国家和地区喜闻乐见的体育活 动之一 , 也是各国人民进行体育文化交流的重要内容 。经常从事帆船 运动 , 能增强体质 , 锻炼意志 。特别是在风云莫测 , 海浪 、气象 、水 文条件的不断变化中 , 迎风斗浪 , 能培养战胜自然 、挑战自我的拼搏 精神。”
“帆船起源于欧洲 , 其历史可以追溯到远古时代 。帆船是人类与大 自然斗争的一个见证 , 帆船历史同人类文明史一样悠久。”计算机姐姐 点评说。
“帆船运动起源于荷兰。古代的荷兰 , 地势很低 , 所以开凿了很多 运河 , 人们普遍使用小帆船运输或捕鱼 。这种小船 , 是由一棵独木或 用木排 、竹排编制而成 , 这是世界上最早的帆船。”小聪说。
刘傻子说：“帆船运动的历史悠久 , 最早的竞技记载 , 是在公元前 70 年 , 古 罗马诗人维基尔 , 在叙事诗 《伊尼特》 中详细地描述了特洛伊到意大 利的一次帆船竞赛活动 , 并描述了比赛结束后 , 优胜者和参加者的获 奖情况。”
小聪说: “1662 年，英王举办了一次英国与荷兰之间的帆船比 赛 , 比赛路线是从格林威治到格来乌散德 , 再到格林威治 。这是早期 规模较大的帆船比赛。”
小燕子说: “18 世纪 , 帆船俱乐部和帆船协会相继诞生 。1720 年 前后 , 英 、美 、瑞典 、德 、法 、俄等国家先后成立了帆船俱乐部或帆 船竞赛协会 , 各国之间 , 经常进行大规模的帆船比赛。”