Μια δίνη που δίνει κίνηση
Τα σκάφη και τα μυστικά τουςΤου Μάκη Ματιάτου
Όταν ταξιδεύουμε με τα πανιά θέλουμε πάντα να πιάνουμε «καθαρό» αέρα και όχι βέβαια μόνον από πλευράς ρίπων, αλλά και απαλλαγμένο από δίνες. Στο αεροπλάνο, οι δίνες γίνονται αισθητές από τις αναταράξεις, στο σκάφος όμως εμποδίζουν το πανί να στρώσει.
Το σοφράνο σκάφος δίπλα μας ταξιδεύει με τα πανιά του τέλεια τριμαρισμένα, τα δικά μας όμως δεν στρώνουν καλά. Ο αέρας που δεχόμαστε δεν είναι καθαρός από τις δίνες, που μας έρχονται και τις οποίες εμείς δεν βλέπουμε. Μία τέτοια όμως δίνη είναι και αυτή που ξεκινάει τη ροή γύρω από πανιά μας και δημιουργεί τη ροή, όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Ας δούμε το μηχανισμό της κάνοντας ένα εύκολο πείραμα.
Κόβουμε ένα λεπτό κομμάτι χαρτιού από τη χάρτινη και κερωμένη συσκευασία ενός κουτιού φρέσκου γάλακτος στο αεροδυναμικό σχήμα ενός πανιού, φροντίζοντας να του ορίσουμε στο σχήμα μία γωνία πρόσπτωσης περίπου 20 μοιρών. Το τοποθετούμε στη μπανιέρα του σπιτιού μας, κάπου στη μέση του δεξιού άκρου της, όπως φαίνεται στο σχήμα 2.
Αφήνουμε το νερό και το κομμάτι του χαρτιού να ηρεμήσουν. Στη συνέχεια τραβάμε προσεκτικά από την αριστερή άκρη το χαρτί μας, για να μην
διαταράξουμε την ηρεμία του νερού, δίνοντάς του μία κίνηση προς το αριστερό μέρος της μπανιέρας. Αμέσως θα παρατηρήσουμε το σχηματισμό μίας δίνης στο πρυμιό τμήμα της αεροτομής μας, που έχει αριστερόστροφη φορά (σχήμα 3). Όταν η αεροτομή φτάσει περίπου στη μέση της διαδρομής, παρατηρούμε πως στο πλωριό της τμήμα δημιουργείται μία ροή του νερού, που παίρνει τη γωνία πρόσπτωσης, πριν το χαρτάκι μας φτάσει, λες και ξέρει το νερό πως έρχεται μία αεροτομή προς το μέρος της (σχήμα 4). Η ροή αυτή τείνει να επιταχυνθεί προς το πάνω τμήμα της αεροτομής. Όταν το πανί μας φτάσει στο τέλος της διαδρομής του, το ανασηκώνουμε με προσοχή. Θα δούμε τότε άλλη μία δίνη, μεγαλύτερη αυτή τη φορά, να σχηματίζεται στο τέλος της μπανιέρας, που έχει δεξιόστροφη φορά, ενώ η αρχική αριστερόστροφη δίνη έχει παραμείνει στη θέση της (σχήμα 5).
Το παραπάνω πείραμα είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα της
αεροδυναμικής του πανιού και των δινών, που δημιουργούνται από τη ροή του αέρα πάνω σε μία αεροδυναμική τομή. Οι δίνες αυτές δημιουργούνται από την αποκόλληση της ροής του αέρα, που παρατηρείται στο πρυμιό τμήμα του αετού της μαΐστρας, για παράδειγμα, και είναι αυτές που δημιουργούν την κυκλική κίνηση της ροής γύρω από το πανί, όπως φαίνεται στο σχήμα 6.
Η δημιουργία της αριστερόστροφης δίνης, όταν ο αέρας φεύγει από την αεροτομή (σχήμα 1) είναι αυτή, που δίνει την έναρξη στη δημιουργία της ροής γύρω από το πανί. Παραστατικά θα μπορούσαμε να την παρομοιάσουμε με ένα αριστερόστροφο τροχό ή γρανάζι, που δίνει δεξιόστροφη κίνηση σε ένα άλλο, όπως στο σχήμα 7.