Koppels en Krachten

Een kracht is het natuurkundige verschijnsel dat de snelheid, richting of de vorm van een voorwerp kan veranderen. 

Een vector is een pijl, een pijl die een kracht uitbeeldt.
Deze pijl geeft aan:
Welke richting de kracht op werkt en hoe groot de kracht is (lengte)

Pijlen in verschillende richtingen kun je bij elkaar optellen met de kopstaart methode of de parallellogram methode.

Bij deze methode plak je de staart (achterkant) van de ene pijl vast aan de kop (puntige kant) van de andere pijl zoals hiernaast is voorgedaan met vector a en b.


En hoe werkt dit dan op een surfplank?

Het zeil van een zeilboot of surfplank heeft wel iets weg van een vleugel van een vliegtuig en werkt volgens dezelfde principes.

  1. Luchtdeeltjes verplaatsen zich evenwijdig aan elkaar.
  2. Een zeil vormt een hindernis.
  3. Aan de voorkant van de vleugel worden de deeltjes gedwongen uit elkaar te gaan.
  4. Deeltjes aan de bolle kant (lijzijde van het zeil) komen in een vernauwing terecht tussen hetprofiel en de luchtdeeltjes die op enige afstand hun rechte baan volgen.
  5. De luchtdeeltjes aan de lijzijde van het profiel (of de bovenkant van de vleugel) zullen snellerbewegen (Venturi-effect) waardoor de druk in dit gebied afneemt (wet van Bernoulli) en hetprofiel in deze richting "gezogen" wordt.
  6. 6. Met andere woorden: er ontstaat lift.

Hierboven wordt de wind aangegeven met de blauwe pijl en kunnen we zien hoe dit principe nou werkt op een volledige surfset. 
De blauwe pijl = de kracht van het zeil 

Deze wordt vervolgens ontbonden in:
De groene pijl = de normaal kracht
De rode pijl = de dwarskracht 

Wat opvalt is dat de groene pijl steeds groter wordt tot een stand van 45 graden en vervolgens weer afneemt. Dit betekent dat je je zeil bij deze halvewindse koers het beste in die positie kan houden voor de meeste voorwaartse kracht/de hoogste snelheid.


Sturing met je zeil

In de bovenstaande afbeelding wordt weergegeven hoe het sturen met een surfsetje in zijn werking gaat. Hierbij draait het om 2 punten: 

  • Het lateraalpunt  - het punt op je plank waar de weerstand aangrijpt, ook wel draaipunt. Het bevindt zich ter hoogte van je zwaard.
  • Het zeilpunt - Het punt op je zeil waar de krachten samenvallen. 

Als deze 2 punten recht boven elkaar staan zoals in de linker kolom van de afbeelding vaar je rechtdoor.
Als je het zeilpunt naar voren brengt door je zeil naar voren te bewegen, peil en boog techniek, dan begin je af te vallen.
Als je het zeilpunt naar achteren brengt, door te vissen, begint je plank op te loeven. 

Om dit visueel te maken kun je een langwerpig voorwerp pakken zoals een potlood/pen en één vinger tegen het midden aan te houden en vervolgens met een andere vinger vanaf de andere kant op verschillende plekken tegen de pen aan duwen.


De werking van het zwaard

Varen zonder zwaard in het water

Varen met zwaard in het water

In deze afbeeldingen wordt door middel van vectoren duidelijk gemaakt wat het effect is van een zwaard in het water. 
De nieuw toegevoegde pijl in deze afbeeldingen is in de linker zijde de weerstand van de skeg en in de rechter zijde die van de skeg en het zwaard gecombineerd. Wanneer het zwaard in het water zit geeft dit natuurlijk meer weerstand dan wanneer deze er niet in zit. Deze vector staat vervolgens tegenovergesteld aan de dwarskracht. Deze kun je vervolgens van elkaar afhalen wat resulteert in een grotere voorwaartse kracht en minder verlijeren. 

Voetsturing is erg belangrijk met name wanneer het planeren begint, of wanneer er gevaren wordt met een plank zonder zwaard. 
Als je namelijk geen zwaard hebt ga je meer verlijeren. Om toch hoog aan de wind te varen kun je aan de loefzijde van je plank op de rails leunen en hem daardoor onderwater duwen (zoals in de linker afbeelding aangegeven). Wat er dan gebeurt is dat je lateraalpunt verplaatst naar het onderwater gelegen punt en zo begint het draaiende koppel.

Maar ook als je wel een zwaard in je plank hebt zitten kan dit handig zijn, het is namelijk een goeie techniek om nog hoger aan de wind te varen. Belangrijk is alleen wel dat het dan precies omgekeerd werkt ten opzichte van hoe het werkt met een zwaard. Het lateraalpunt van je plank zit namelijk niet boven je zwaard maar in je zwaard waardoor het verder onder de lijzijde van je plank komt te liggen en zo een draaiend koppel de andere kant op creëert. (zie de rechter afbeelding)


Planeren

Wat is planeren en hoe werkt het nou eigenlijk? 

Als je vaart creëer je met je plank 2 golven, 1 aan de voorkant en 1 aan de achterkant. Dit noem je de boeggolf (voorkant) en hekgolf (achterkant), denk maar aan een hekkensluiter (de achterste van een groep). 

Bij het planeren gebeuren er een paar dingen:
Allereerst begint de boeggolf door de grote snelheid op te schuiven en beweegt deze richting de hekgolf. Ook zal door de snelheid je plank uit het water beginnen te bewegen en wat meer omhoog komen. Deze combinatie zorgt ervoor dat, wanneer de boeg en hekgolf samensmelten, er onder de rest van de plank geen weerstand meer is. Onder dit deel van de plank zit namelijk lucht en dat betekent dat je nu nog maar op een hele kleine golf vaart. 


Veranderingen tijdens het planeren

Zoals hiernaast te zien heeft betekent een verplaatsing van de boeggolf ook dat het lateraalpunt meebeweegt. Van wat we hiervoor hebben geleerd is het de bedoeling dat het lateraalpunt en het zeilpunt in één lijn boven elkaar staan anders krijg je een draaiing. 
Om dit op te lossen moet het zeil dus meer naar achteren verplaatsen waardoor het zeilpunt weer boven het lateraalpunt staat. 
Een bijwerking van deze nieuwe positie is dat er geen sturing meer mogelijk is. Het zeil kan namelijk moeilijk nog verder naar achteren bewegen en ook niet naar voren zonder de plané kwijt te raken, je bent daardoor genoodzaakt om voetsturing te gebruiken.

Door de snelheid die ontstaat begint er ook een ander fenomeen op te spelen, namelijk een zogeheten schijnbare wind. Het heeft te maken met iets wat we allemaal kunnen herkennen, als je gaat fietsen krijg je des te harder je fietst een hardere wind van voren. 

Deze wind van voren kunnen we tekenen als vector (rood). Deze gecreëerde weerstand van de wind en de normale wind vormen samen een schijnbare wind. 
In het plaatje hiernaast weergegeven staat de wind, de voorwaartse snelheid, en de schijnbare wind. 
De schijnbare wind is een nieuwe ware wind, wat betekent dat de zeilstanden moeten worden aangepast op deze richting. Dit betekent dat het zeil bij een toenemende snelheid steeds verder dichtgetrokken zal moeten worden omdat de wind verandert.

Uit deze bovenste twee blokjes is dus te concluderen dat tijdens het planeren het gewicht en het zeil meer naar de achterkant van het board verplaatsen, dit maakt het tevens ook makkelijker om in de voetbanden te komen. Maar niet alleen is er een verplaatsing naar achteren aan de gang, het zeil moet namelijk ook dichtgetrokken worden. Met als eindpunt dat deze vrijwel recht over het midden van het board staat.

Planeren met een zwaard + Spin-out

Er wordt vast en zeker tegen je gezegd dat planeren met een zwaard in het water niet kan en niet optimaal is, maar waarom is dit zo? Hier zijn 2 globale redenen voor:

Allereerst is het zwaard een vorm van weerstand, bij het planeren willen we deze weerstand beperken zodat onze snelheid meer wordt. Hierbij komt ook dat door deze extra weerstand de boeggolf moeizamer naar achteren verschuift en zelfs blijft steken bij het zwaard waardoor er een groter deel van de plank nog water onder zich heeft. 


Naast de extra weerstand die het zwaard geeft bevordert het ook nog het ontstaan van een spin-out.
Een spin-out is in principe niets anders dan driften door het hebben van een luchtbel onder je plank. Deze luchtbel kan op meerdere manieren ontstaan maar komt vaak voor na sprongetjes of het gebruik van een zwaard.
Er komt namelijk een luchtbel vast te zitten onder de plank die vervolgens naar achteren verschuift en bij je skeg/vin komt te zitten waardoor de plank zonder onderdeel in het water komt te liggen en begint rond de glijden. Als het zwaard in het water steekt komt dit makkelijker voor omdat er dan een bel tussen het zwaard en de vin kan ontstaan die makkelijker naar achteren verschuift. 

Naast het hebben van het zwaard in het water komt een spin-out ook vaker voor als er een kleinere vin wordt gebruikt. Het is dan namelijk makkelijker om deze kleine vin te omringen met een luchtbel.