حدود سال 98 بود فکر کنم که یه بخش از کتاب ریاضیات تکمیلی توجه منو به خودش جلب کرد: "برای کشتی های بادبانی تفاوتی نداشت که باد از کدام سمت بوزد! این کشتی ها فقط درصورتی نمیتوانستند حرکت کنند که باد نوزد. حتی اگر باد در جهت مخالف مسیر کشتی می وزید، باز هم ناخدای کشتی طوری آن را هدایت می کرد که کشتی به ساحل برسد." این جملات ماه ها و سالها فکر منو به خودشون مشغول کردن. با اینکه خیلی چیزا در مورد این کشتی ها برام قابل حدس بودن ولی معما هنوز حل نشده بود. چطور این اتفاق میفتاد؟
یه حداقل هایی از ریاضی و فیزیک برای دونستن جواب لازمه که اینجا میگم.
ساده ترین و روشن ترین چیز اینه که کشتی چگالیش از آب باید کمتر باشه که روی آب بمونه و به بیان دیگه نیروی شناوری که طبق اصل ارشمیدس به دست میاد باید از وزن(جرم نه ها وزن) جسم بیشتر باشه:
توی دریا ما اصطکاک یا همون نیروی مقاومت شاره رو داریم. یعنی نیروی خالصی در خلاف جهت حرکت کشتی بهش وارد میشه و این یعنی جسم شتاب منفی داره و نمیشه با استفاده از لَختی به حرکت ادامه داد. پس باید یه نیرویی به کشتی وارد بشه: 1. این نیرو چجوری تولید میشه ؟ 2. این نیرو چجوری مصرف میشه ؟
این نیرو چجوری تولید میشه ؟
هوا دوست داره از جای پر فشار بره به جای کم فشار. نمونه ی خیلی سادش همین بادی که میوزه یا نمونه ی دیگه ای که اکثرا تو فیلما دیدیم سوراخ شدن فضاپیما یا هواپیما؛ دقت کرده باشید بعد از این اتفاق هوای داخل به سرعت میره بیرون چون توی اون موقعیت فشار هوای بیرون خیلی کمتر از فشار هوای داخله.
الان این سوال پیش میاد که این اختلاف فشارو چجوری ایجاد کنیم؟ اینجا اصل برنولی به کمک ما میاد: "اگر سرعت یک سیال افزایش پیدا کند، فشاری که بر یک سطح وارد می‌کند کاهش می‌یابد و بالعکس." این همون چیزیه که توی بال هواپیما ازش استفاده میشه و از اختلاف فشار دو طرف بال هواپیما برای ایجاد نیرو استفاده میشه:
سوال دوم اینکه این نیرو چجوری مصرف میشه؟
چون نیرو ها کمیت های برداری هستن پس ما باید نحوه کار با بردار ها رو بلد باشیم به خصوص جمع و تجزیه بردار ها
اگر از a و b به c برسیم میشه جمع بردار و اگر c رو به a و b تبدیل کنیم میشه تجزیه بردار
تا اینجای کار میدونیم که بادبان با توجه به زاویه ای که با باد داره باعث میشه سرعت هوا در دو سمتش متفاوت باشه و اختلاف فشار ناشی از اختلاف سرعت نیرویی عمود بر بادبان بهش وارد میکنه. ولی این نیرو در جهت کشتی نیست و در جهت بادبانه. یعنی ساکنین کشتی حرکتِ رو به جلو حس نمیکنن و کشتی به صورت مایل حرکت میکنه! تا اینجای کار همه چی برام روشن بود. چند سال فکر کردم و گشتم تا یه دلیلی پیدا کنم که برام مشخص کنه چطور این نیروی حاصل از بادبان تجزیه میشه و بخش نامطلوبش حذف میشه که کشتی مایل حرکت نکنه.
جوابش بسیار بسیار ساده بود. جواب توی ساختمان کشتی بود. من فکر میکردم زیر کشتی صافه! عکس زیرو ببینید:
این عکس زیر یه تخته ی اسکی روی آبه. اون سه تا برآمدگی باله مانند در سایز بزرگتر روی کشتی هم وجود دارن. این باله ها زیر آب در برابر نیروی مایل مخالفت میکنن و باعث حرکت رو به جلوی کشتی میشن. برای سادگی میتونیم یه هواپیمارو به جای کشتی تصور کنیم:
باله ای که خارج از آبه همون بادبانه و به وسیله اصل برنولی یه نیرویی ایجاد میکنه. باله ای که داخل آبه هم اسم فارسیشو نمیدونم و انگلیسی بهش میگن keel نیروی تولید شده توسط بادو تجزیه میکنه. اینکه چطور این اتفاق میفته خودش یه بحث جداست و باز به اصل برنولی مربوطه تقریبا. عکس زیرم یه جمع بندی از مطالب بالاست.
اگر هم براتون سواله چجوری دور میزدن خب دقت کنید ماجرا اینقدرم که من گفتم ساده نیست. وقتی بادبان ها متعدد باشه میشه نیروی وارد بر هر بخش(دکل) از کشتی رو جداگانه تعین کرد و به وسیله اون چرخید!
ممنون که تا اینجا همراه من بودید. خدانگهدار!
