Enkele begrippen betreffende de kant en de wind:

Krachten in de boot

In een boot spelen koppels, krachten, tegenkrachten, krachtarmen, druk, enzovoort allemaal mee in één ding en dat is zeilen.  Deze krachten kunnen heel ingewikkeld zijn daarom wordt hieronder stapsgewijs uitgelegd hoe dit allemaal samenhangt om het zo een duidelijk verhaal te maken.

Krachten

Laten we beginnen met krachten, krachten worden op een boot uitgeoefend door de wind, het water en onszelf maar wat is een kracht nou eigenlijk? Een kracht is een omzetting van energie als jij tegen een zware kist aan duwt kost dat jou veel moeite (energie) maar dan gaat schuift deze kist wel op. Krachten worden vaak afgebeeld met pijlen. Dit omdat krachten altijd één richting opwerken.  (Zie het plaatje hieronder). Mochten er nou twee krachten tegelijk op één voorwerp duwen. Dan geeft dit een zogenaamde resultante kracht, hoe je dit het best kan voor stellen is als jij en je vriend samen tegen een zware kist aan dezelfde kant aan duwen. Jij geeft nog steeds dezelfde kracht maar de kist voelt 2 keer zo veel kracht oftewel de krachten van jou en je vriend opgeteld. Wat ook kan is dat jullie aan twee zijden naast elkaar duwen. Dan gaat er een kracht rechtdoor en een kracht naar links, dit zal ervoor zorgen dat de zware kist uiteindelijk schuin naar voren gaat, de resulterende kracht is een pijl die schuin naar voren wijst. 

In de boot

In een boot worden krachten gebruikt om een boot voort te laten bewegen. In een motor boot bijvoorbeeld verbrandt de motor brandstof (energie) en duwt daarmee met zijn schroef de boot vooruit. In een zeil boot werkt het ongeveer zo dan maar dan in plaats van een motor word de wind in de zeilen gebruikt. Dit brengt wat lastige natuurkundige kwesties met zich mee. Laten we beginnen bij het begin: stel jij zit in een kano en het waait dan wordt de kano gemakkelijk met de wind mee geblazen als jij je peddel in het water steekt dan zal je het mee waaien verminderen. Dit mee waaien heet verlijeren en de peddel zorgt ervoor dat het minder wordt. In een zeilboot/lelie vlet heb je dit ook. Hier heb je een zwaard, een skeg en een roer die net als de peddel helpen tegen verlijeren. Ook het deel van de zeilboot dat zich onder water bevindt helpt hier aan mee. 

Als de wind nu in de zeilen blaast werkt er een kracht op de boot met de wind mee, de boot gaat verlijeren, alle onderdelen van de boot onder water houden dit tegen en leveren een tegenkracht (een tegenkracht is een kracht in tegenovergestelde richting). Het resultaat hiervan is dat de boot gaat hellen (schuin gaat staan).  Hieronder is dit weer gegeven in een afbeelding. De zogenaamde tegenkracht van alle onderdelen van de boot onder water is ook merkbaar als je gaat schommelen in de boot. Met het zwaard op schommel je gemakkelijk heen en weer met het zwaard in gaat dit moeizamer. Dit komt omdat het zwaard veel tegenkracht biedt.

Maar hoe gaat de boot nu vooruit? Leuk dat we nu weten dat de boot niet verlijert maar hoe zorgt die wind er nou voor dat de boot vooruit gaat?

De wind beweegt een boot voort op 2 manieren: 1 de wind duwt in de zeilen en 2 de wind stroomt door de zeilen. 

Als je voor de wind zeilt blaast de wind recht  in het zeil en duwt daarmee de boot naar voren (deze voortstuwing staat hieronder afgebeeld). Dit is het zelfde alsof je tegen een kist aan duwt. Deze kracht wordt ook wel de stuwkracht in het boek genoemd en een zeil waarin de wind duwt wordt ook wel een drukzeil genoemd. 

Maar als je aan de wind gaat varen dan duwt de wind niet meer in de zeilen want dan zou je enorm gaan verlijeren, er gebeurt iets anders namelijk de wind stroomt door de zeilen. Dit komt omdat het voorlijk van een zeil staat in principe in de wind staat op aan de windse koers. Het voorlijk zal hierdoor de luchtstroom/wind in tweeën splitsen. De wind zal nu dus verder stromen aan de loef en aan de lij zijde van de boot (of aan de boven en onderkant van het zeil). Maar een zeil is geen recht vlak, het is gebold net zoals een vleugel van een vliegtuig of vogel. Door de bolling in het zeil wordt de luchtstroom aan de loefzijde vertraagd. Hierdoor ontstaat aan de loefzijde van het zeil een hoger druk gebied. Aan de lij zijde van het zeil word de wind juist versneld en daardoor ontstaat aan de lijzijde een lager druk gebied. Dit druk verschil tussen loef en lij geeft een kracht op het zeil, deze kracht wordt ook wel lift genoemd.. (pagina 322 hier staat nog meer uitgelegd over de werking van de zeilen echter gaat dit verder dan de verwachtte kennis voor CWO 3).  De lift werking van het zeil staat hieronder afgebeeld. Een zeil waar de wind door heen stroom wordt ook wel een stroom zeil genoemd. 

Maar wat gebeurt er op de andere koersen behalve aan de wind en voor de wind, hier treed een combinatie op van de lift en duw krachten. Hierdoor is de snelheid ook hoger op halve en ruime windse koersen. Omdat op deze koersen de wind zowel in het zeil duwt als stroomt. 

Lateraal- en zeil punt

Nu we weten hoe de krachten op het onderwater schip werken en op de zeilen in werken kunnen we nu dieper in gaan op hoe deze samenwerken in de boot. Hiervoor moeten we eerst nog één natuurkundig principe uitleggen en dat is Koppels. Een koppel is een samenspel van krachten rondom een draaipunt. Het beste voorbeeld van een koppel in werking is draaien aan een balk die in het midden vast zit. Het midden is nu een draai punt. Als jij aan een kant duwt zal dit zwaar zijn om de balk rond te draaien . Als een vriend nu aan de andere kant van de balk in tegen gestelde richting duwt dan zal het makkelijker gaan. 

Maar wat heeft een koppel nu te maken met zeilen?

In een zeilboot is er een koppel tussen het lateraalpunt en het zeilpunt. 

Het lateraal punt is het aangrijpingspunt van alle dwarskrachten onder water. De dwarskrachten werden eerder benoemd als tegenkrachten onder water.  Het lateraalpunt valt ongeveer bij het zwaard of kiel. Bij een lelievlet is dat achter de mast ongeveer halverwege de zwaardkast. 

Het zeil punt is het aangrijpingspunt van alle krachten in het zeil. Dit is ongeveer het midden van het midden van het zeil. Bij twee zeilen (een fok en een grootzeil) worden deze twee zeilpunten bij elkaar opgeteld. Bij een lelievlet zit het zeilpunt ongeveer aan het eind van het voorlijk van het grootzeil en halverwege de hoogte van het grootzeil. 

Het zeil punt en lateraalpunt werken op elkaar in en vormen zo een koppel. Dit koppel wordt voor eenvoudigheid in tweeën opgesplitst: het hellend koppel, en het zeil koppel. 

Het hellend koppel is eerder ook al behandeld maar niet benoemd. Het hellend koppel is het samenspel van de wind in het zeil die de boot weg blaast ofwel doet verlijeren en van de delen van de boot onderwater die dit tegenhouden. Hierdoor gaat de boot hellen vandaar een hellend koppel. Als de wind harder blaast als dat het onderwater schip kan duwen gaat de boot hellen en verlijeren. Het draaipunt in dit koppel zit ongeveer halverwege de afstand tussen het zeil- en lateraalpunt. Het hellen van de boot (in een lelievlet) kan worden tegen gegaan door het zeilpunt te veranderen. Door deze minder krachtig te maken of door het naar beneden te verplaatsen dit kan worden gedaan met reven. Hieronder staat afgebeeld hoe het hellend koppel werkt. 

Voor het hellend koppel kijken we naar het lateraalpunt en zeilpunt vanaf achter de boot. Als we vanaf boven naar deze kijken dan zien we dat deze niet recht boven elkaar staan. Vaak staat in een zeilboot het zeilpunt achter het lateraalpunt. Dit maakt de boot loefgierig. Het lateraal- en zeilpunt kunnen allebei verplaatst worden. In een lelievlet kan alleen het zeilpunt verplaats worden aan de hand van zeiltrim en reven. Als je het zeilpunt voor het lateraalpunt plaatst wordt de boot lij gierig. Loefgierigheid en lijgierigheid word hieronder aan de hand van een afbeelding duidelijk gemaakt, hoewel dit erg simpel lijkt is het in de praktijk vaak wat ingewikkelder daarom gaan we hier veder nog dieper op in. 

In de afbeeldingen hier boven zijn de pijlen of vectoren van R en Z even groot echter is dit in de praktijk niet zo want anders zou een zeilboot niet vooruit gaan. 

Nu we weten hoe het lateraal- en zeilpunt werken en hoe deze tot stand komen in de boot kunnen we ze nu gaan toepassen in de praktijk namelijk met oploeven en afvallen met behulp van de zeilen. Als jij in een lelievlet op aan de windse koers het grootzeil laat vieren zal het zeilpunt richting de fok verplaatsen. Het zeilpunt zal dan voor het lateraalpunt gaan liggen en de boot zal gaan afvallen. Als je nu het tegenovergestelde doet namelijk de fok laten vieren dan zal het zeilpunt meer naar achteren worden verplaatst en zal de boot gaan oploeven.

Om zo efficiënt mogelijk te zeilen is het van belang dat je het zeilpunt onder controle hebt. Hier kan je voor zorgen door je zeilen juist te trimmen de beste stand van de zeilen voor de koers die je vaart is zo dat de zeilen net niet gaan tegen bollen, dit omdat dan het voorlijk van het zeil de wind precies door de midden snijd en je de beste lift kracht in de zeilen krijgt waardoor je minder verlijert. Als je je zeil te strak aan trekt gaat een groot deel van de lift werking van de zeilen verloren en als je je zeilen te veel laat vieren verlies je zeil oppervlak door het tegen bollen van het zeil. 

Het roer

Met het roer kan je je boot besturen wat uiterst logisch is. Maar hoe werkt zo'n roer nou precies waarom is het dat als je de helmstok naar stuurboord duwt, de boeg naar bakboord gaat? Dit heeft ook weer te maken met krachten, koppels en het lateraal punt. 

Wat er gebeurt is dat als jij je roer naar stuurboord duwt er op het roerblad een weerstand ontstaat tegen het water. Dit geeft een kracht loodrecht op het roerblad. (Loodrecht betekent met een hoek van 90 graden ten opzichte van het oppervlak). Deze kracht staat ten opzichte van de boot schuin naar achteren richting stuurboord. Omdat deze kracht zich achter het lateraalpunt bevindt draait de boot. Denk hierbij weer aan het voorbeeld van de balk als jij aan een kant duwt draait de andere kant de andere richting op. Hier is het hetzelfde het roer duwt een richting op en de boeg gaat de andere richting op. Hieronder staat afgebeeld hoe dit werkt.

Sturen met het roer zorgt door de weerstand ook voor afremming. De meest efficiënte hoek om mee te sturen is 45 graden. Als je meer stuurt zal de boot voornamelijk afremmen. Om op koers te blijven dus om te corrigeren voor het oploeven van de boot stuur je vaak niet meer als met 5 graden. 

Wat belangrijk is om te beseffen is dat je om te sturen vaart nodig hebt want zoals afgebeeld is er stromend water langs het roer nodig om een kracht te kunnen leveren. Dus als jij stil ligt op het water dan heeft sturen geen zin en rem je alleen maar af het beste wat je dan kan doen is om even te wachten de boot zijn gang te laten gaan en vervolgens terug te keren naar de gewenste koers. 

Ware wind en schijnbare wind

We zijn aangekomen bij het laatste onderwerp betreffende nautisch inzicht.

Als je in een boot zit en je wilt weten waar de wind vandaan komt kan je kijken naar het vaantje in je mast of voelen waar de wind vandaan komt echter klopt dit niet want in je boot ga je vooruit en dit brengt een vaart wind met zich mee. De wind die je voelt is de schijnbare wind een combinatie van de ware wind en de vaart wind. Hieronder wordt de tot stand koming van de schijnbare wind uitgelegd aan de hand van een afbeelding