Page 75 - 这样学高中物理更有益——力学部分
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第二章 力学
②比照小车上风帆的特点研究风筝上的
力学原理。
说明：很难想象帆船怎样能够逆着风前
进。实际上正顶着风驾驶帆船是不可能的，
帆船只能在跟风的方向成锐角的时候前进。
这个锐角很小，一般大约是 22°左右，不管
是正顶着风或者成 22°的角度，看来是同样
难以理解的。为了说明逆风行舟的
原理，我们再做一个小实验。
器材：一角为 30°的直角三角
板、铅笔、直尺。
操作：把直尺固定在某一位置，
将三角板的一个长直角边靠在直尺
的边沿上，再用铅笔从侧面前方顶
压三角板的斜边，如图所示。你将
会看到三角板沿力的反方向运动，
其受力分析如图所示。铅笔对三角板的作用效果为压紧三角板和沿三角板斜边的
摩擦，由于摩擦力较小，可忽略摩擦的作用。而正压力可分解成垂直于支持的
F 和使三角尺运动的 F ，从而我们可以看出逆风行船的受力原理。
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有了以上的原理分析我们就可以看帆船如何逆风行驶了。我们假设图中 KK
线代表船的龙骨线，箭头方向表示为风吹方向，AB 线代表帆面位置，我们把帆
转到这样的 AB 位置，使帆面刚好平分龙骨的方向和风的方向之间的夹角。忽略
空气与帆船的摩擦力后，风对帆的压力，我们用力 q 来表示，我们知道 q 应当是
跟帆面垂直的。把这个力分解成两个力：使力 R 垂直龙骨线，力 S 顺着龙骨线指
向前面。因为船朝力 R 的方向运动的时候，是要遇到水的强大的阻力的（帆船的
龙骨在水里很深），所以力 R 几乎全部被抵消了。剩下的只是指向前面的力 S 在
推动船，因而，船是跟风向成着一个角度在前进，好像在逆风里一样。这种运动
通常总采取“之”字形路线，像图里的那样。水手们把这种行船法叫做“抢风行船”。
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