MBL Z1A/CWO KbIII
2003-2004
B2
Nautisch Inzicht – Krachten op het Schip
Krachten en Momenten: Kracht
Moment
Een kracht zorgt ervoor dat een voorwerp opzij beweegt. Een kracht tekenen we als een pijl. Hoe groter de pijl, des te groter de kracht. Ook kun je aan de pijl zien welke kant de kracht op duwt of trekt. Als de kracht op een hefboompje werkt, gaat het hefboompje draaien. Dit heet een moment. Net als bij een wip wordt het effect van de kracht op de hefboom groter, naarmate de kracht verder van het draaipunt af staat (deze afstand heet ‘arm’). Kracht x Arm = Moment. Twee krachten of momenten die allebei precies de andere kant op werken, werken elkaar tegen (net als bij touwtrekken). Als deze krachten of momenten ook nog even groot zijn is er evenwicht: er gebeurt niets.
Pagina 1
MBL Z1A/CWO KbIII
2003-2004
B2
Nautisch Inzicht – Krachten op het Schip
Stabiliteit De wind die van de zijkant in de zeilen van een boot blaast is een kracht. De mast van de boot werkt hierbij als een soort hefboom. Er ontstaat door deze kracht en hefboom een moment. Door dit moment wil de boot omkantelen.
Om te zorgen dat de boot niet omslaat, moet er dus nog een moment (kracht en hefboom) zijn die de boot weer terugdraait. Dit kan op drie manieren: • • •
Gewichtsstabiliteit Vormstabiliteit Stabiliteit door verplaatsbare ballast
Deze 3 manieren worden hierna uitgelegd:
Pagina 2
MBL Z1A/CWO KbIII
2003-2004
B2
Nautisch Inzicht – Krachten op het Schip Gewichtsstabiliteit: Veel boten hebben een kiel. Dit is een soort heel groot en zwaar zwaard onder de boot. Aan de onderkant zit vaak een zwaar gewicht. Omdat deze aan de boot vastzit is dit lastig in ondiep water. Deze kiel zorgt er wel voor dat de boot niet omslaat.
De windkracht veroorzaakt dus via een hefboomsarm (lengte a) een moment. Omdat de boot gaat kantelen, komt ook het gewicht van de kiel steeds meer naast het draaipunt te liggen. Hierdoor onstaat ook een hefboomsarm (b). Het gewicht van de kiel geeft met arm b dus ook een moment. Dit moment draait de boot weer terug. Dit voorkomt dat de boot omslaat.
Pagina 3
MBL Z1A/CWO KbIII
2003-2004
B2
Nautisch Inzicht – Krachten op het Schip Als de boot nog verder zou kantelen, zie je dat de hefboomsarm a steeds kleiner wordt en hefboomsarm b steeds groter. Het moment dat door de wind wordt veroorzaakt wordt dus steeds kleiner (we gaan ervan uit dat we kracht nog steeds even groot is) en het moment van het gewicht van de kiel wordt steeds groter (we gaan ervan uit dat de kiel telkens even zwaar blijft natuurlijk). Hoe verder de boot kantelt, hoe groter ook weer het oprichtend/terugdraaiend moment wordt. Een boot met een kiel kan dus in principe niet omslaan!
Vormstabiliteit: Een lelievlet heeft geen kiel en zal dus op een andere manier stabiel moeten blijven. Dit werkt volgens de vormstabiliteit. Dit heeft een vlet, net als de schouw en andere platbodems, te danken aan de brede en platte bodem. <<< even tussendoor: Aan dit principe ligt de wet van Archimedes ten grondslag. Dat klinkt heel ingewikkeld maar dat is het niet. Archimedes vond deze wet uit toen hij in bad zat en riep toen uit: ‘Eureka’ (ik heb het!). Het komt er op neer dat, als je water aan de kant drukt (door bijvoorbeeld een lege emmer in het water te duwen) het water een opwaartse kracht terug geeft (het water duwt terug). De wet luidt: ‘De opwaartse kracht van het water is even groot als het gewicht van de verplaatste vloeistof’. Oftewel als je in een lege colafles van 1,5 liter (als deze onder water zit heeft hij dus 1,5 liter water aan de kant gedrukt) niet meer dan 1,5 kg zand doet blijft hij drijven. Doe je er meer in dan zal hij zinken. Er van uitgaande dat een lelievlet (kaal) ongeveer 700 kg weegt, zal deze dus 700 liter water moeten verplaatsen (leuk om uit te proberen in een vol zwembad: kijken of het klopt dat er 700 liter water over de rand gaat als je er een vlet in legt). >>>
Pagina 4
MBL Z1A/CWO KbIII
2003-2004
B2
Nautisch Inzicht – Krachten op het Schip Maar nu terug naar de stabiliteit: Ook hier geldt weer dat de boot dreigt om te slaan door het moment dat de wind veroorzaakt.
Als de boot gaat kantelen, komt een deel van de boot uit het water en wordt een ander deel verder in het water geduwd. De opwaartse kracht van het water drukt dan alleen dat deel nog omhoog. Omdat dit deel niet in het midden zit, hebben we weer te maken met een hefboomsarm (b). Dit geeft dus weer een moment dat de boot weer rechtop draait.
Pagina 5
MBL Z1A/CWO KbIII
2003-2004
B2
Nautisch Inzicht – Krachten op het Schip Stabiliteit door verplaatsbare ballast: Dit is de derde en eigenlijk de simpelste manier. Het voordeel is ook dat je hem naar eigen inzicht kunt aanpassen. Het idee is namelijk gewoon dat je gewicht (een persoon of materiaal) naar loef of naar lij verschuift om je boot meer of minder te laten kantelen.
Pagina 6
MBL Z1A/CWO KbIII
2003-2004
B2
Nautisch Inzicht – Krachten op het Schip
Voortstuwende en sturende krachten • • •
Krachten op het zeil: ZEILPUNT Krachten op onderwaterschip: LATERAALPUNT Krachten op het roer (sturend/opzij en remmend/achteruit)
• • • •
Oploeven: Grootzeil aantrekken, fok laten vieren Afvallen: Fok aantrekken, grootzeil laten vieren Sturen met de zeilen Loef- en Lijgierigheid (Een vlet is loefgierig/wil automatisch naar loef. Waarom ??)
Pagina 7
