Scienza

DIVUL-GO – Barcolana, come fa una barca a vela ad andare controvento?

Domenica 11 ottobre, nel Golfo di Trieste, 1.858 imbarcazioni hanno partecipato alla Barcolana, la storica regata velica internazionale che si tiene ogni anno la seconda domenica di ottobre. Guardandole, sembrava quasi che il vento, invece di fermarle, indicasse loro la strada.

Da qui nasce una domanda apparentemente semplice: come fa una barca a vela ad andare controvento, usando proprio il vento per muoversi?

Come fa una barca a vela a risalire il vento?

Una barca non può puntare direttamente controvento. Può però avvicinarsi alla direzione da cui soffia procedendo a zig-zag, alternando tratti obliqui. In gergo si dice navigare di bolina. Il nome viene da un cavo usato sulle antiche imbarcazioni per orientare la vela e “stringere il vento”, cioè navigare il più possibile verso la direzione da cui arriva. Il paradosso però resta: se il vento arriva quasi da davanti, che cosa spinge la barca in avanti?

Che cosa accade tra vela, chiglia, aria e acqua

Quando il vento incontra una vela correttamente orientata, l’aria non si limita a spingerla da dietro. Il flusso intorno alla vela genera una forza aerodinamica che possiede anche una componente laterale. Se ci fosse soltanto la vela, quindi, una parte importante dell’effetto del vento tenderebbe a far scivolare la barca di lato.

Qui entra in gioco ciò che sta sotto lo scafo: la chiglia, che contribuisce alla stabilità e contrasta lo spostamento laterale. Per intuirne l’effetto basta provare a muovere una mano nell’acqua: di taglio scorre facilmente; con il palmo aperto, invece, l’acqua oppone molta più resistenza. Lo spostamento laterale di un’imbarcazione si chiama deriva.

Da questo fenomeno prende il nome anche la deriva come elemento della barca: una superficie immersa, usata soprattutto su molte imbarcazioni leggere, progettata per contrastare proprio quel movimento.

Quando la direzione cambia tutto

A questo punto abbiamo due interazioni fondamentali: l’aria agisce sulla vela e l’acqua sulla parte immersa della barca. Le forze coinvolte non hanno soltanto un’intensità: hanno anche una direzione e un verso. Per questo, in fisica, vengono rappresentate con dei vettori. Il termine viene dal latino vector, “ciò che porta”. Un nome sorprendentemente preciso: un vettore non ci dice solo quanto vale una forza, ma anche dove tende a portarci.

La chiglia contrasta gran parte della tendenza della barca a spostarsi lateralmente, mentre l’azione complessiva mantiene una componente propulsiva diretta in avanti. È questa combinazione che consente alla barca di avanzare di bolina; quando la velocità si stabilizza, la spinta propulsiva viene bilanciata dalle resistenze dell’aria e dell’acqua.

Tra aria e acqua: il fascino della navigazione a vela

Qui si rivela tutto il fascino della navigazione a vela: una barca vive al confine tra due fluidi, l’aria sopra e l’acqua sotto. La vela interagisce con il primo, la chiglia e lo scafo con il secondo. E sfruttandoli entrambi riesce a fare qualcosa che, a prima vista, sembra quasi impossibile: avanzare verso la direzione da cui proviene il vento.

La fisica, in questo caso, non toglie poesia alla navigazione. Semmai ne rivela una ancora più profonda: una barca a vela non combatte le forze della natura. Impara a farle lavorare insieme.