Krachtenspel - het samenstelsel van op een zeilboot werkende krachten, veroorzaakt door de wind die langs de zeilen en het water dat langs de romp stroomt.
DE WIND. In het zeilpunt Z werkt de windkracht WK, loodrecht op het zeil. Deze wordt ontbonden in een voorwaarts gerichte kracht VK en een loodrecht daarop staande dwarskracht DK. VK stuwt de boot voort, DK doet hem verlijeren.
HET WATER. Op overeenkomstige wijze oefent het langsstromende water een kracht uit op het zwaard, die we kunnen ontbinden in een achterwaarts gerichte kracht, de weerstand, en een dwarskracht DK, aangrijpend in het lateraalpunt L; deze laatste is in de figuur getekend. De dwarskracht DK in het zeil doet de boot verlijeren, daardoor ontstaat de dwarskracht DK op het zwaard; als die beiden even groot en tegengesteld gericht zijn is er evenwicht en dan zeilt de boot rechtuit.
Het langs romp, zwaard en roer stromende water veroorzaakt weerstand, voorgesteld door de achterwaarts gerichte kracht W.
OPLOEVEND EN AFVALLEND KOPPEL.
Die weerstand W grijpt niet midscheeps aan, maar iets meer naar lij. Het aangrijpingspunt Z van de voortstuwende kracht VK ligt veel verder naar lij, doordat het zeil uitwaait en de boot overhelt. Daardoor vormen de achterwaartse W en de voorwaarts gerichte VK een koppel LKo. Dit koppel wil rond een verticale draaiingsas, de V-as, de boot met de boeg in de wind draaien; LKo is een loevend koppel.
Zoals boven in het zeil is te zien, ligt het zeilpunt Z veel voorlijker dan het lateraal punt L onder water. Zowel in Z als in L werkt de dwarskracht DK, echter in tegengestelde richting. Omdat Z vóór L ligt vormen ze samen een koppel AKo. Dit koppel wil rond de V-as de boeg naar lij draaien; AKo is een afvallend koppel.
Wanneer LKo en AKo met elkaar in evenwicht zijn, vaart de boot recht vooruit. De stuurman kan dit evenwicht met het roer beïnvloeden. Meestal is de boot zo ontworpen dat LKo net iets sterker is dan AKo, zodat de boot iets wil oploeven. De stuurman trekt dan de helmstok naar zich toe. Het water oefent een kracht uit loodrecht op het roerblad, die ontbonden kan worden in een achterwaarts gerichte weerstand en een dwarsscheeps gerichte sturende kracht SK. De vrij kleine kracht SK herstelt het evenwicht tussen de koppels LKo en AKo; maar ten koste van extra weerstand.
HELLEND EN OPRICHTEND KOPPEL.
De naar lij werkende DK in het hoog gelegen Z en de naar loef werkende DK in het laag gelegen L vormen ook een koppel HKo rond een horizontale draaiingsas, de H-as. Dit is een sterk koppel doordat de arm ervan de verticale afstand tussen Z en L erg groot is. Dit koppel doet de boot naar lij overhangen; HKo is een hellend koppel.
Onder invloed van HKo zou de boot steeds verder overhellen tot hij omsloeg, als er niet een even groot tegenwerkend koppel was. Dat wordt geleverd door de stabiliteit van de boot.
Gs is het zwaartepunt van de boot, Gb dat van de aan loefzijde overhangende bemanning. Daaruit is het totale zwaartepunt G van de boot en bemanning tezamen te bepalen. G ligt niet midscheeps, maar door de overhangende bemanning ligt het meer naar loef. In G werkt een kracht, de zwaartekracht ZK, recht omlaag. De grootte van ZK is gelijk aan het gewicht van boot plus bemanning.
Dat de zwaartekracht de boot niet doet zinken komt door het drijfvermogen. Dit bestaat uit de verzamelde krachten die de waterdruk loodrecht op de romp uitoefenen. Wij kunnen deze krachten verzameld denken in het drukkingspunt F, dat is het zwaartepunt van het door de romp verplaatste water. In F werkt, recht omhoog de kracht DV, veroorzaakt door het drijfvermogen van de boot.
Bij het te water laten zakt de boot, onder invloed van ZK, steeds dieper in het water. Met toenemende diepgang wordt er steeds meer water verplaatst. Daardoor wordt de opdrijvende kracht DV groter. De boot drijft op het water wanneer ZK en DV even groot en tegengesteld gericht zijn.
Ligt de boot rechtop, dan ligt F midscheeps en DV werkt dus ook midscheeps. Nu is de rompvorm zo gemaakt, dat bij overhellende boot F naar lij verschuift. De kracht DV verschuift mee. Intussen brengt de overhangende stuurman G meer naar loef, dus ook de kracht ZK. ZK en DV vormen nu een koppel OKo rond de H-as. Uit de richtingen van Z en DV blijkt dat dit koppel de helling tegenwerkt; OKo is een oprichtend koppel.
Zoals we zagen heeft het hellend koppel HKo een zeer grote arm. Het oprichtend koppel OKo heeft een veel kortere arm, de horizontale afstand tussen G en F. Om evenwicht te verkrijgen moeten beide koppels even groot zijn (koppel = kracht x arm). ZK en de even grote DV moeten dus veel groter zijn dan de dwarskrachten DK en Z en L. De stuurman houdt deze twee koppels in evenwicht door meer of minder uithangen, d.w.z. door de afstand tussen G en F en daarmee de arm van hef oprichtend koppel groter of kleiner te maken; de krachten ZK en DV houden daarbij dezelfde grootte. Het hellend koppel kan hij verkleinen door de schoot te vieren. De arm van het hellend koppel blijft even groot, maar door het klapperen van het zeil wordt DK veel kleiner. Zeilsport is; spelenderwijs al deze koppels in bedwang houden.
