Hoe en waarom zeilt een zeilboot? Bert Stals, 2 februari 2018

Presentatie over: "Hoe en waarom zeilt een zeilboot? Bert Stals, 2 februari 2018"— Transcript van de presentatie:

1 Hoe en waarom zeilt een zeilboot? Bert Stals, 2 februari 2018
Krachten Hoe en waarom zeilt een zeilboot? Bert Stals, 2 februari 2018

2 Programma Krachten en krachten combineren
Waarom gaan we niet steeds harder (tegenkrachten aan het werk) Momenten (krachten en armen) Wat gebeurt er bij een zeil Wind, manouvres en krachten Krachten op het schip Het roer Stabiliteit

3 Waarom zeilt een zeilboot
Omdat de wind afgebogen wordt door het zeil Dat resulteert in een kracht op de boot Probeer het zelf maar met een blaadje papier

4 Kracht en grootte Afspraken: Dit is meer kracht Dan deze Je kunt ze:
Optellen Aftrekken Resultaat aftrekken: De krachtpijlen (in de wiskunde vectoren) hebben een lengte en een richting. Je kunt ze optellen en aftrekken.

5 Kracht en richting (1) Kracht heeft een richting (wisten we)
Combineren: Eerst simpel: twee even grote krachten Dat zal wel naar rechtsonder gaan Maak het vierkant Teken het resultaat erin Waarom combineren? Omdat op een boot veel krachten werken. Als die samenwerken ga je goed, anders niet. Twee even grote krachten onder een hoek van 90 graden leveren een vierkant.

6 Kracht en richting (2) Krachten combineren:
Twee verschillende krachten Dat zal wel naar rechtsonder gaan Maak de rechthoek Teken het resultaat erin Twee krachten die verschillen in grootte en onder een hoek van 90 graden leveren een rechthoek.

7 Kracht en richting (3) Krachten combineren:
Twee verschillende krachten Andere hoek Dat zal wel naar rechtsonder gaan Maak het paralellogram Teken het resultaat erin Twee krachten die verschillen in grootte en onder een scheve hoek met elkaar staan, leveren een parallogram.

8 Kracht en arm Voorbeeld:
Tweede situatie twee keer zo groot moment (kracht * arm) op de moer. Moment = kracht * arm. Zie hoefnagels pagina 310.

9 Koppel (1) Voorbeeld verschillende krachten = koppel
Resultaat: linkerkant gaat omlaag Op een wip met personen van verschillend gewicht, gaat de wip naar beneden bij de zwaarste persoon.

10 Koppel (2) Wat gebeurt er met de boot?
Deze zeilboot draait naar bakboord.

11 Koppel (3) Twee krachten die samenwerken
Het resultaat is een twee keer zo groot “koppel” als bij een draaipunt met één arm

12 Koppel (4) Wat gebeurt er met de boot? Verschil met twee dia’s terug?
De boot draait naar bakboord, maar sneller dan in het geval van twee dia’s terug omdat het moment groter is.

13 Het zeil Mast zeil en wind Twee effecten: Drukopbouw aan “binnenkant”
Drukvermindering aan “buitenkant” Die twee effecten werken samen! Zie de reader van de Eem, pagina 8 t/m 10

14 Het zeil (2) Mast zeil en wind
Op alle punten van het zeil kleine krachten (die nog ontbonden moeten) Die maken samen één grote kracht Hoe gladder het zeil hoe beter Stand tov wind belangrijk De groene pijl geeft de windrichting aan (zoals je die ervaart terwijl de boot zeilt!)

15 Het zeil (3) Resultaat: de boot gaat vooruit (en opzij)
De kracht grijpt aan in het zeilpunt (groen). Bedenk dat dit zeilpunt hoog boven het water ligt! De kracht dwars op de boot (rood gestippelde krachtlijn) zorgt ervoor dat de boot verlijert.

16 Het schip (1) Zeilpunt: punt waar de kracht vanuit de zeilen aangrijpt
Lateraalpunt: punt waar de kracht (=weerstand) onder water aangrijpt Draaipunt: krachten uit zeilpunt en lateraalpunt komen hier samen Alles overdreven getekend!! Nu komt de wind van de kant dwars op de boot (dus met halve wind varen). De boot maakt nu helling: het zeilpunt gaat naar lij en het lateraalpunt naar loef. De boot draait niet als de lijn die zeilpunt en lateraalpunt verbindt, precies door het draaipunt van de boot loopt. Bedenk dat zeilpunt en lateraalpunt in werkelijkheid dichter bij elkaar liggen in de lengterichting van het schip. Het is hier overdreven getekend om zaken duidelijk te maken.

17 Het schip (2) Uitgangspunt: we varen op constante snelheid en koers (= krachten in evenwicht) We ontbinden de krachten En dan gaan we krachten in dezelfde richting samenstellen cv Eerst het effect van de zwarte krachten analyseren, dan het effect van de groene krachten. De zwarte krachten compenseren elkaar, dus de boot heeft een constante snelheid.

18 Krachten op het schip (1)
Voorwaarts en achterwaarts: Combineren in het draaipunt: cv Verschuif de krachtlijnen naar de stippellijn en dan haaks daarop naar het draaipunt  de krachten zijn in evenwicht (want resultante = nul)

19 Krachten op het schip (2)
Voorwaarts en achterwaarts: Vergroot de arm We verplaatsen het zeilpunt naar buiten Hoe dan?? cv Door het zeilpunt naar buiten te plaatsen: breng gewicht naar de lage kant  meer helling Let op: dit kan doordat het zeilpunt veel hoger tov het draaipunt ligt dan het lateraalpunt. Derde dimensie; lastig…..

20 Het schip (2-herhaald) Uitgangspunt: we varen op constante snelheid en koers (= krachten in evenwicht) cv

21 Krachten op het schip (3)
Zijwaarts en dwars Hoe loef je op? Hoe val je af? cv Oploeven: -grootzeil aan, fok losser ( = zeilpunt naar achteren) Afvallen: -grootzeil losser, fok aan (zeilpunt naar voren) Zie Eem-reader pagina 13 en 14. Oh ja, je kan ook nog iets met het roer doen !!

22 Controle Je vaart rechtuit met een constante snelheid
Wat betekent dit voor de voorwaartse kracht? Wat betekent dit voor de oploevende en afvallende koppels? Nu gaat iemand van loef naar lij zitten. Wat gebeurt er dan?

23 Het roer (sturen) Ook het roer ontbinden in twee krachten
Het is beter niet te “roeren” maar vooral te “zeilen” cv cv Kracht loodrecht op roer: ontbinden in -afremmend -zijwaarts Het is beter niet te roeren, maar alleen te zeilen.

24 Het roer Het roer werkt alleen…………… Tov draaipunt: Wind cv Water
Kracht loodrecht op roer: ontbinden in -afremmend -zijwaarts Het is beter niet te roeren, maar alleen te zeilen. Het roer werkt niet bij snelheid nul.

25 Sturen of remmen? Water Water

26 Wind Wind zorgt ervoor dat we zeilen Doordat we de wind afbuigen!!!!
Optimaal gebruik van de wind = combinatie van veel factoren Stand van de zeilen (grootzeil en fok) Formaat van de zeilen (bij teveel wind reven; waarom?) Veranderende wind gebruiken: oploeven in een vlaag Boot loefgierig; bij teveel wind “wreed” op het roer; constant bijsturen om de boot op koers te houden Waarom speciaal oploeven in een vlaag? Om bijvoorbeeld een keer minder overstag te hoeven als je aan het opkruisen bent.

27 Wind (2) Oploeven in een vlaag:
Werkelijke wind: de richting waaruit de wind waait (ww) Tegenwind: de wind tgv het feit dat we zeilen (tw) Schijnbare wind: de combinatie (sw)

28 Wind (3) Nú wordt de kracht tgv de ww groter: ww: tw: sw:
Het lijkt nu alsof de wind “minder van voren” en “meer van opzij” komt. Je kunt dus oploeven Zie Eem-reader pagina 15

29 Combineren in manoeuvres
Hoe kun je oploeven 1 2 3 Hoe kun je afvallen

30 Stabiliteit (1) Ook hier: krachten! Zwaartepunt Drukkingspunt
Dwarsdoorsnede Kielboot: gewichtstabiel Platbodem: vormstabiel Aanname: zelfde gewicht; evenveel zeil Nou nog wind! Zwaartepunt: waar de neerwaartse krachten aangrijpen (vooral tgv gewicht) Drukpunt: Waar de opwaartse krachten aangrijpen (vooral tgv weggedrukte water) Gewichtstabiel= -lage beginstabiliteit -hoge eindstabiliteit Vormstabiel= -hoge beginstabiliteit -lage eindstabiliteit

31 Stabiliteit (2) Het oprichtende koppel (kracht * arm) bij beide boten even groot Bij een vormstabiele boot verplaatst de groene pijl zich snel naar buiten Minder snel bij kielboot  die gaat schuiner Kracht maal arm; wellicht nog even op het bord Zodra het zwaartepunt bij een platbodem het drukpunt voorbij is, is het afgelopen (arm = 0 als krachten in elkaars verlengde liggen) Zie Hoefnagels pagina

32 Stabiliteit (3) Combineren krachten in een koppel
Effectief zeiloppervlak bij kielboot kleiner door meer helling Kracht maal arm; wellicht nog even op het bord Zodra het zwaartepunt bij een platbodem het drukpunt voorbij is, is het afgelopen (arm = 0)

33 Vragen En veel succes met jullie examen…

34 Oefening 1 Ontleed de volgende kracht op minstens twee manieren:
Hoeveel manieren zijn er eigenlijk om deze kracht te ontleden?

35 Oefening 2 Maak een tekening van een boot, één zeil en wind.
Maak in een krachtendiagram duidelijk waarom je moet AFVALLEN als de wind afneemt Maak in een krachtendiagram duidelijk waarom je KUNT oploeven als de wind toeneemt )en wat gebeurt er als je niet oploeft?)