小聪掉进大海里,他开始游泳,脚触筋了,他大吃一惊,紧张得吃了一口海水,开始喊救命,小燕子与计算机姐姐带上两只救生圈,跃入大海,向小聪游去0游到小聪身边,她们救起了小聪。

科学博士说:“小聪，要注意安全，不能单独行动。一艘帆船如果没有能张成有效弧形的帆和逆风航行的能力,航行于大海上，往往要靠依照季节改变方向的贸易风,才能有去有回。”

计算机姐姐说:“小燕子、小聪、梦弟，你们戴上梦幻帽，打开开关，我带你们坐上帆船,去体验不同风向,理解帆船原理,即帆船航行的一般规律。”

小燕子梦见自己乘上现代帆船,虽然是逆风,却能够昂首前进,看来,这帆船拥有良好的逆风航行能力。在平常微风的时候,顺风航行的速度是最慢的,因为除了风的推力外,没有伯努利效应的助力,而在强风的时候,又容易因风的推力,集中在左舷或右舷,而一直向另一舷转向。

梦弟梦见自己坐的帆船,是在侧风中行驶,风从侧向来,被帆化作两股力量,一个是让船侧滑的力量,一个是让船前行的力量,而侧滑的力量则被“中央板”化作侧倒的力量,再由水手调整重心相抵,只剩极少的侧移力量,而大部分的力量,使帆船在侧风中向前行驶。

小聪梦见自己乘坐的帆船,遇到顶风,而顶风行驶的极限角度,是风的来向的左右各35度,但一般以45度为极限,这和船的设计有很大的关系。顶风行驶的概念,是和侧风行驶相当接近的,只是顶风时,侧向的力量,较侧风为大,而前进的力量,又小于侧风,是易学难精的。初学者,一开始可以先练顶风行驶,因为,把顶风行驶学会了,之后,侧风行驶自然就会了。

小燕子、小聪与梦弟从梦中醒过来,各人谈自己乘坐帆船的体会。

计算机姐姐说:“一般人对帆船动力来源不清楚,往往会有一个错误观念,以为帆船是被风推着跑的。其实，帆船的最大动力来源，是所谓的伯努利效应,也就是说,当空气流经帆的弧面时,会产生一股向前向上的吸引力，因此，帆船才有可能朝某角度的逆风方向前进。而正顺风航行时,伯努利效应消失，帆船反而不能达到最高速。”

海洋爷爷说:“帆船的航向，也不是完全不能限制，在正逆风左右各约45度角内,是无法产生有效的前进力的，但是,顺风时的状况也不佳,这时,伯努利效应消失,船速会慢下来。同时，也进入不稳定状态。而有逆风航行能力的船,若要往逆风方向前进，必须采取z字形的路线,才能到达目的地。”

计算机姐姐说:“帆船顺风行驶时,就是依靠空气对帆的动压力推动帆船前进的。根据‘流速增加,压强降低的伯努利原理,当空气向一个方向流动时,它向侧面作用的力就要相对减小。”

“也就是说,气体流动速度越大的地方,动压力压强越大,而静压力压强越小。流速愈小的地方,动压力压强愈小,而静压力压强愈大。这样,气体流速小的地方,对流速大的地方就会产生一个侧向的压力,这个力,称为静压力。当迎风驶帆时,船正是在风的静压力推动下前进的。”科学博士说。

海洋爷爷说:“帆船要接受静压力,应该具有机翼一样的弧形。我们将帆的横截面和机翼的横截面进行对照,就可以看到它们的共同点。当气流通过船帆或机翼时,由于机翼上面和帆的前面的气流,要走更长的距离,来与机翼下面及帆后面的气流相会合,因而,就加快了流速,使帆的前面与后面、机翼的上面与底面的气流产生不同的流速。”

“流速慢处的压强,比流速快处的压强大,这个压强差,使机翼产生了向上的升力,也使帆获得了向前的动力,在这里,不妨也称它为‘升力9。”计算机姐姐说。

“先进的帆船和帆板,前进最快的时速,可达30至40千米,除了帆产生推力以外,还有一个重要因素,就是船底的流线型,船浸入水中部分的横向截面积,远大于纵向截面积,推力虽然比横向力小,但船在水里前进时,所受的阻力,要比船横向移动所受的阻力小许多。所以,推船前进的效果,相当显著。”科学博士说。

计算机姐姐说:“船靠风对帆的动压力推动,而动压力的大小,取决于风对帆的相对速度,相对速度越大,动压力就越大。然而,船在动压力的推动下,前进速度逐渐增加,风对帆的相对速度就会减小,因而,风对帆的动压力减小,船速会再度慢下来,同时,会进入不稳定状态。”