&bala; Física 18, S89
Simulações Discover como otimizar uma vela para mudar de direção.
A vela principal de um veleiro age como uma asa. O vento fluindo sobre ele cria elevador horizontal. Enquanto isso, a água exerce forças no casco e na quilha do barco. Os marinheiros qualificados podem ajustar a tensão e posicionar a vela para garantir que a interação dessas forças sempre gera um componente líquido para a frente, mesmo quando navegando em um ângulo no vento. Para alcançar destinos para o vento, os marinheiros seguem um curso em zigue-zague pontuado por uma manobra chamada Tacking: trocando rapidamente a direção do barco, que desliza a vela em uma forma de imagem-espelho. Nas simulações, Christiana Mavroyiakoumou, da Universidade de Nova York, e Silas Alben, da Universidade de Michigan, analisam ao prender a navegação na forma ultimate – e quando não (1).
Mavroyiakoumou e Alben acoplaram um modelo de membrana a um modelo fluido para investigar a manobra de aderência. Uma membrana flexível foi inicialmente angular em 0o–20o em relação a um fluxo de fundo constante, fazendo com que ele se curva. Então, o ângulo da membrana foi invertido para que o fluxo veio do outro lado. Os pesquisadores examinaram quais dos parâmetros do modelo influenciaram se e como a membrana assumiu sua forma de imagem espelhada em resposta à nova direção do vento.
A membrana provavelmente giraria para valores maiores de parâmetros constantes – rigidez, tensão e ângulo de ataque last, ou seja, o ângulo entre o vento e a vela. Quanto tempo demorou o flip dependia da velocidade e da aceleração da manobra de aderência, bem como da massa da membrana. Uma membrana com massa suficiente manteve seu momento por tempo suficiente para virar; No entanto, demorou mais tempo para se estabelecer em uma forma constante.
O estudo fornece informações não apenas para marinheiros, mas também para aqueles que projetam membranas que direcionam e impulsionam um veículo em movimento, como robôs de vela autônomos.
–Rachel Berkowitz
Rachel Berkowitz é uma editora correspondente para Revista de Física com sede em Vancouver, Canadá.
Referências
- C. Mavroyiakoumou e S. Alben, “Dinâmica de vela durante as manobras de aderência”. Phys. Rev. Fluids 10073901 (2025).
