Viento aparente

Viento aparente es el viento experimentado por un objeto en movimiento.

Definición de viento aparente

El viento aparente es el viento experimentado por un observador en movimiento y es la velocidad relativa del viento en relación con el observador.

La velocidad del viento aparente es la suma vectorial de la velocidad del viento en contra (que es la velocidad que experimentaría un objeto en movimiento en el aire en calma) más la velocidad del viento verdadero. El viento de frente es el inverso aditivo de la velocidad del objeto; por lo tanto, la velocidad del viento aparente también se puede definir como la suma vectorial de la velocidad del viento real menos la velocidad del objeto.

Viento aparente a vela

En navegación a vela, viento aparente es la velocidad y dirección del viento indicada por un instrumento de viento (anemómetro) en una embarcación en movimiento (sobre agua, tierra o hielo) en aire no perturbado. Se compone de las velocidades y direcciones combinadas de la nave y el viento observadas por un instrumento de viento estacionario: el viento real. Un viento verdadero proveniente de proa aumenta el viento aparente inducido por la velocidad de la embarcación, viniendo de popa disminuye el viento aparente y viniendo de costado, el ángulo y la velocidad del viento aparente cambian de acuerdo con la combinación de velocidad y dirección de cada uno de los vientos. artesanía y el viento verdadero. El viento aparente es importante para los navegantes a fin de establecer el ángulo de la vela con respecto al viento y anticipar cuánta potencia generará el viento en una punta de la vela. El viento aparente difiere en velocidad y dirección del viento real que experimenta un observador estacionario y se compone de la velocidad del viento real (TWS) y la dirección del viento real (TWD) o el TWS y el ángulo del viento real (TWA) relativo al barco si estuviera parado. En terminología náutica, el viento aparente se mide en nudos y grados.

Tenga en cuenta que una serie de factores adicionales entran en juego al convertir las mediciones del anemómetro de tope en el viento real si se requiere un alto grado de precisión, incluidos los siguientes:

• Leeway (o deriva en los vasos eléctricos) - es muy raramente que una embarcación apunta en la dirección que está yendo, y en un velero el ángulo de leeway es la diferencia entre la partida de la nave y su pista real a través del agua. Esto debe ser corregido para cuando la conversión de ángulo aparente del viento a la verdadera dirección del viento. El mismo efecto se encuentra cuando la nave está alterando el curso.
• Mast twist - las cargas de riego a menudo ponen una cantidad significativa de torsión en el mástil, especialmente si la plataforma tiene corredores, por lo que se retorce a lo largo de su longitud
• Rotación mástil - muchos multihulls de carreras tienen un mástil que se puede girar, por lo que la lectura de anemometer necesita ser corregida por el ángulo de rotación del mástil
• Ángulo del tacón - esta es una corrección trigonométrica simple
• Lavado de las velas - el flujo de aire alrededor de la parte superior del mástil se distorsiona por la presencia de las velas. Este efecto varía con las velas puestas en el momento, la velocidad del viento y el punto de la vela, pero se nota por el verdadero ángulo del viento que cambia de puerto a estribor, y la verdadera velocidad del viento que cambia de cuando golpea a correr
• Movimientos de barco - como la mampara está tan distante del centro de movimiento de la nave, efecto inercial tanto en la vana del viento como en las copas de anemometer puede ser significativo cuando la nave se mueve, especialmente cuando se lanza y rodando
• Navegador de viento - puede haber un cambio significativo tanto en la velocidad del viento como en la dirección entre la superficie del agua y la parte superior del mástil, especialmente en condiciones de aires inestables y ligeros. Los instrumentos de viento están midiendo las condiciones en la mampara, y estos no son necesariamente iguales en todas las alturas

En presencia de corriente, se considera viento verdadero el medido sobre la embarcación a la deriva con el agua sobre el fondo, y viento respecto al fondo marino como el suelo o viento geográfico.

Instrumentos

El viento aparente a bordo (de un barco) a menudo se cita como una velocidad medida por un transductor en el tope del mástil que contiene un anemómetro y una veleta que mide la velocidad del viento en nudos y la dirección del viento en grados en relación con la rumbo del barco. La instrumentación moderna puede calcular la verdadera velocidad del viento cuando se ingresan el viento aparente y la velocidad y dirección del barco.

Implicaciones en la velocidad de navegación

En las regatas de veleros, y especialmente en la navegación de velocidad, el viento aparente es un factor vital a la hora de determinar los puntos de vela en los que un velero puede navegar de manera efectiva. Una embarcación que viaja a una velocidad creciente en relación con el viento predominante se encontrará con el viento que impulsa la vela con un ángulo decreciente y una velocidad creciente. Eventualmente, el aumento de la resistencia y la disminución del grado de eficiencia de una vela en ángulos extremadamente bajos provocarán una pérdida de la fuerza de aceleración. Esto constituye la principal limitación a la velocidad de las embarcaciones y vehículos impulsados por el viento.

Los windsurfistas y ciertos tipos de barcos pueden navegar más rápido que el viento real. Estos incluyen multicascos rápidos y algunos monocascos de planeo. Los marineros de hielo y los marineros terrestres también suelen entrar en esta categoría, debido a su cantidad relativamente baja de resistencia o fricción.

En los catamaranes de la Copa América AC72 con foils, los barcos navegan por el agua con hasta el doble de la fuerza del viento ambiental. El efecto de esto es cambiar radicalmente la dirección aparente del viento cuando se navega "a favor del viento". En estos barcos, la velocidad de avance es tan grande que el viento aparente siempre es de proa, en un ángulo que varía entre 2 y 4 grados con respecto a la vela del ala. Esto significa que los AC72's están virando efectivamente a favor del viento, aunque en un ángulo mayor que el ángulo de ceñida normal de 45 grados, generalmente entre 50 y 70 grados.

Otras áreas de relevancia

En las aeronaves de ala fija, el viento aparente es el que se experimenta a bordo y determina las velocidades necesarias para el despegue y el aterrizaje. Los portaaviones generalmente navegan directamente contra el viento a la velocidad máxima, para aumentar el viento aparente y reducir la velocidad de despegue necesaria. El tráfico aeroportuario terrestre, así como la mayoría de las aves medianas y grandes, generalmente despegan y aterrizan de cara al viento por la misma razón.

Cálculo de velocidad aparente y ángulo

A=W2+V2+2WV#⁡ ⁡ α α {displaystyle A={sqrt {2}+V^{2}+2W Vcos {alfa }

Dónde:

• V{displaystyle V} = velocidad (velocidad de la lancha sobre el suelo, siempre ≥ 0)
• W{displaystyle W. = verdadera velocidad del viento (siempre ≥ 0)
• α α {displaystyle alpha } = verdadero ángulo de señalización en grados (0 = viento, 180 = viento bajo)
• A{displaystyle A} = velocidad aparente del viento (siempre ≥ 0)

La fórmula anterior se deriva de la Ley de cosidos y el uso #⁡ ⁡ ()α α .)=#⁡ ⁡ ()180∘ ∘ − − α α )=− − #⁡ ⁡ ()α α ){displaystyle cos(alpha ')=cos(180^{circ }-alpha)=-cos(alpha)}.

El ángulo del viento aparente (β β {displaystyle beta }) se puede calcular a partir de la velocidad medida del barco y el viento utilizando el cosino inverso en grados (arccos{displaystyle arccos })

β β =arccos⁡ ⁡ ()W#⁡ ⁡ α α +VA)=arccos⁡ ⁡ ()W#⁡ ⁡ α α +VW2+V2+2WV#⁡ ⁡ α α ){displaystyle beta =arccos left({frac {Wcos alpha ¿Qué? {Wcos alpha +V}{sqrt {W^{2}+V^{2}+2W ¿Qué?

Si se conocen la velocidad del barco y la velocidad y el ángulo del viento aparente, por ejemplo a partir de una medición, la velocidad y la dirección del viento real se pueden calcular con:

W=A2+V2− − 2AV#⁡ ⁡ β β {displaystyle W={sqrt {2}+V^{2}-2A Vcos {beta }

y

α α =arccos⁡ ⁡ ()A#⁡ ⁡ β β − − VW)=arccos⁡ ⁡ ()A#⁡ ⁡ β β − − VA2+V2− − 2AV#⁡ ⁡ β β ){displaystyle alpha =arccos left({frac {Acos beta - ¿Qué? {Acos beta -V}{sqrt {A^{2}+V^{2}-2A ¿Qué?

Nota: Debido a la ambigüedad cuadrante, esta ecuación para α α {displaystyle alpha } sólo es válido cuando los vientos aparentes vienen de la dirección de estribor (0° β - 180°. Para los vientos aparentes del puerto (180°) β Se realizó 360° o 0° β √≥ -180°), el verdadero ángulo de señalización (α) tiene el signo opuesto:

α α =− − arccos⁡ ⁡ ()A#⁡ ⁡ β β − − VW)=− − arccos⁡ ⁡ ()A#⁡ ⁡ β β − − VA2+V2− − 2AV#⁡ ⁡ β β ){displaystyle alpha =-arccos left({frac {Acos beta - ¿Qué? {Acos beta -V}{2}+V^{2}-2A ¿Qué?