Ich habe noch nie gesurft - aber ich bin bereit, es zu versuchen. Ich hätte jedoch kein Interesse daran, eine solche massive Welle vor der Küste Portugals zu surfen. Das ist ein Pass für mich.
Selbst wenn Sie nicht surfen, ist beim Surfen natürlich immer noch einiges an cooler Physik beteiligt (geschweige denn die gesamte Physik der Wellenbildung). Wie bewegt sich ein Fahrer mit einer so großen Welle? Wie bei allen Bewegungen geht es darum, Kräfte zu betrachten.
Hier ist ein Diagramm, das die Kräfte auf einen Surfer zeigt, der sich auf einer Welle mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.
Denken Sie daran, dass sich alle diese Kräfte addieren müssen, um eine Nettokraft von Null zu erhalten. Wenn auf den Surfer eine Nettokraft ungleich Null einwirkt, tritt auch eine Beschleunigung auf (das ist die Natur der Kräfte). Aber was sind diese drei Kräfte? Das offensichtlichste ist die Gravitationskraft. Dies ist die nach unten ziehende Kraft, die sich aus der Wechselwirkung zwischen der Masse des Surfers und der Erde ergibt. Es ist eine kühle Kraft, aber da sich weder die Massen noch die Abstände zwischen den Objekten ändern, ist auch diese Kraft konstant.
Die nächste zu berücksichtigende Kraft ist die Widerstandskraft. Während sich das Surfbrett durch das Wasser bewegt, gibt es einen gewissen Widerstand. Dieser Widerstand ist wie eine Reibungskraft in entgegengesetzter Bewegungsrichtung und parallel zur Wasseroberfläche. Beachten Sie, dass das Wasser für diese Welle nicht horizontal ist, da es sich bekanntlich um eine Welle handelt. Ich gehe davon aus, dass die Größe dieser Widerstandskraft mit zunehmender Geschwindigkeit des Surfers zunehmen würde.
Die letzte Kraft ist die, die ich als "Wasser" bezeichnet habe. Ja, ich betrüge hier. Technisch gesehen kommt die "Widerstandskraft" auch aus dem Wasser, aber ich wusste nicht, wie ich das sonst nennen sollte. Der wichtige Punkt ist, dass diese Komponente der Kraft aus dem Wasser senkrecht zur Wasseroberfläche ist und nicht parallel (wie die Widerstandskraft). Es kommt von einer Kombination aus Auftrieb und einer Art "Auftrieb", wenn sich das Brett durch das Wasser bewegt. Diese Wasserkraft verhindert, dass das Board in die Welle "einsinkt". Addiere all diese Kräfte und der Surfer bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit.
Aber warte: Es wird komplizierter. Um das Problem zu erkennen, werde ich ein etwas detaillierteres Kraftdiagramm zeichnen - aber der Surfer wird nur ein Punkt sein.
Betrachten Sie die Linie parallel zum Wasser. Ich werde das die x-Achse nennen. Es gibt zwei Kräfte, die in diese x-Richtung drücken. Es gibt die Widerstandskraft und dann eine Komponente der Gravitationskraft. Wenn die Welle steiler wird (größerer Wert von & thgr;), gibt es eine größere Komponente der Gravitationskraft in der Richtung entlang der Welle. In Bezug auf die Gravitationskraft (Masse multipliziert mit dem Gravitationsfeld - g) und den Wellenwinkel muss für eine konstante Geschwindigkeit Folgendes gelten.
Eine steilere Welle bedeutet also eine größere "Vorwärts" -Schubkraft, die den Surfer beschleunigen würde. Eine höhere Geschwindigkeit bedeutet jedoch wahrscheinlich eine höhere Widerstandskraft. Dies bedeutet, dass es für einen gegebenen Wellenwinkel nur eine Surfergeschwindigkeit gibt, die eine bestimmte Geschwindigkeit ergibt. Das ist wichtig, weil Sie wahrscheinlich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Welle fahren möchten - das ist der springende Punkt dieser Sportart, die als "Surfen" bezeichnet wird. Oh, ich sollte darauf hinweisen, dass sich in diesem Beispiel die Welle und der Surfer in verschiedene Richtungen bewegen - die Welle bewegt sich horizontal, aber das Wasser in der Welle bewegt sich auf komplizierte Weise.
