Velocità critica e energia

Il concetto reale, per cui la barca pur impiegando molta propulsione non riesca ad accellerare oltre la velocità critica, è dato dal fatto che nulla si crea e nulla si distrugge, se la vela sviluppa un certo quantitativo di energia, sarà a disposizione di tutti i fenomeni che entrano in gioco nel sistema scafo acqua.

Una barca che navighi su un onda anche di pochissimo più lunga del proprio galleggiamento, crea enormi ricircoli di acqua a poppa e onde trasversali a prua e diagonali ai lati. Se volessimo crearli noi, con un remo o altro, ci accorgeremmo che dovremmo spendere molta energia per imprimere il moto dei vortici e delle onde all'acqua. Dato che a poppa della nostra barca non vi è nulla che la agiti, questi vortici saranno dovuti solo all'interferenza dello scafo con il liquido. L'energia che genera i movimenti vorticosi deriva ovviamente solo dalla forza con cui lo scafo preme nell'acqua, quindi è energia sottratta a quella di propulsione in quanto non ce ve ne è altra a disposizione.

Così l'energia che potrebbe aumentare la velocità di avanzamento si consuma tutta a scuotere e muovere l'acqua e più proviamo ad accellerare più scuotiamo e spostiamo l'acqua, e più energia perdiamo.

Per chi lo desideri conoscere, questo è Il calcolo della Vcritica.

Lo scafo viene frenato dal'attrito con l'acqua, dai vortici che si formano intorno ad essa e dalla resistenza dell'onda. Questultima incide in modo elevatissimo sulla velocità massima fino a determinarne il valore.

Esiste una legge fisica per cui la velocità delle onde è legata alla loro altezza e lunghezza. Infatti l'energia che serve a formare un onda è direttamente proporzionale alla sua lunghezza e al quadrato della sua altezza. Alla velocità massima una barca si trova su un onda con la cresta a prua e la cresta di quella seguente poco a poppa della barca e l'energia che verrà spesa sarà quella che serve a formare tale onda, quindi proporzionale alla lunghezza al galleggiamento e all'altezza che questa prenderà.

Per aiutarci nel calcolo della velocità critica è stato definito il Numero di Froude, tale parametro è dato dal seguente rapporto:

dove L=lunghezza al galleggiamento espressa in piedi, (1 ft = 0,305 m), e V =velocità critica espressa in nodi, (1Nodo= 1Mmh= 1,852kmh).

Dato che tale valore, osservato su diversi tipi scafo, è risultato compreso fra 1.3 e 1.4, risulta chiaro che potremo calcolare la velocità critica della nostra barca con la seguente formula:

Il valore per quanto approssimativo risulterà essere molto vicino a quello che potremo verificare in navigazione.

Durante il progetto di una barca viene tenuto conto di questo fattore, e si cerca di aumentarlo riducendo il più possibile l'innalzamento di onde dello scafo durante il suo incedere. Uno scafo è tanto più veloce quanto, a parità di lunghezza, solleva onde più basse.

In planata, lo spostamento di acqua è minimo, perchè lo scafo scivola senza produrre onde rilevanti e quindi la velocità critica viene facilmente superata. Per questo i moderni scafi vengono progettati sempre più piatti e larghi.