1. “Pode parecer incrível, mas o descobrimento do Brasil não é só história, envolve também a física. Sem um mínimo de conhecimento desta ciência, a esquadra de Cabral dificilmente aportaria em nosso território. Não acredita? Pois saiba que por muito tempo os navegadores se perguntaram como fazer para seguir viagem quando o vento os pegasse de frente.” - Alexandre Medeiros
    e Francisco N. Monteiro Jr., Departamento de Física, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Motivados pelo pequeno texto: responda como é possível navegar contra o vento num barco movido à vela?

Passo 1

O enunciado pergunta como um barco à vela consegue progredir na direção de onde sopra o vento, ou seja, navegar contra o vento. O conteúdo envolve forças aerodinâmicas sobre a vela e forças hidrodinâmicas sobre o casco e a quilha do barco.

Passo 2

Quando o vento incide na vela, ela funciona como uma superfície aerodinâmica (semelhante à asa de um avião). O fluxo de ar gera uma força resultante que pode ser decomposta em duas componentes: uma componente lateral (que tenderia a empurrar o barco de lado) e uma componente de “sustentação” ou propulsão, que pode ter um avanço em relação ao barco.
Para que a componente lateral não faça o barco simplesmente deslizar de lado, existe a quilha (ou um leme submerso) que oferece resistência hidrodinâmica. Essa resistência converte a componente lateral em força contrária ao deslizamento, permitindo que a força de sustentação da vela seja transformada majoritariamente em avanço.

Passo 3

O ângulo entre o vento aparente (o vento real menos a velocidade do barco) e o rumo do barco fica limitado a algo como 45^circ em cada bordo. Assim, o velejador não aponta o barco exatamente de frente ao vento, mas faz o chamado “bolinar”, mantendo sempre esse ângulo ótimo entre vela e vento.
Alternando bordos de bolina (navegando em ziguezague, primeiro num bordo de 45^circ à esquerda do vento, depois num bordo de 45^circ à direita), o barco avança em média na direção contrária ao vento, aproveitando a componente de propulsão gerada pela vela e o controle de derrapagem dado pela quilha.

Resposta

É possível navegar contra o vento usando a vela como um perfil aerodinâmico que gera sustentação em um ângulo de bolina ( approx45^circ em relação ao vento), enquanto a quilha impede o deslizamento lateral, e avançando em ziguezague alternando bordos até atingir a direção desejada.

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