Yelkenin en genel tanımını, ”rüzgar enerjisini kullanarak kuvvet oluşturan ve bu kuvvetin etkisiyle bağlı bulunduğu nesnenin hareket etmesini sağlayan araç” olarak yapabiliriz.Nesnenin kelimesini kullanmamızın esas amacı yelkenin denizde,karada ve buzda fizik kurallarına göre özel olarak tasarlanmış araçlara takılabilmesidir. Dolasıyla yelkenleri genelde deniz,göl ve akyanuslarda seyir halinde görsekte rüzgarın esdiği sürece her şekilde ürettiği kuvvetten faydalanabiliriz.Rüzgarın esmediği durumlarda kuvvet üretilemeyeceği için yelkenlerimizde görevlerini yapamazlar.
Yelkenler dakron kumaşı veya içinden şeritler geçirilmiş özel bir kumaş ile yapılır.Bu kumaş esnekliği,kalınlığı,tasarımı ve sağlamlığı (vs.) göz önünde bulundurularak yelkenlerde kullanılır.Yelkenler dümdüz değildir. Her yelkene özel bir tor (derinlik) verilerek yelken üç boyutlu hale gelmesi sağlanır. Bu şekilde yelken üzerinde akan havanın basınç farkı yaratması sağlanarak kuvvet elde ederiz.
Fakat yelken özellikle rüzgar, güneş ve tuzun yıpratıcı etkilerinden eskir. Özellikle derinliğini, esnekliğini kaybetmiş ve esen havalarda formunu koruyamayarak titreşim yapan yelkenler miladını doldursalar da kuvvet üretebilecek durumdadırlar.
Yelken nasıl çalışır?
Günlük hayatta hepimiz yelkenlerin ilerlediğini ve uçakların uçtuğunu görmekteyiz fakat bunların nasıl çalıştığını fazla araştırmamışızdır .İşte şimdi o imkansız gibi görünen ama aslında göremediğimiz kuvvetlerin yaptığı büyük etkileri inceleyeceğiz.
En uygun yelken şeklinin üçgen değil hekzagonal olduğunu bilsekte gerek çok pahalıya maal olmaları gerekse de yapılmalarının zorluğu nedeniyle üçgen yelkenleri kullanmaktayız. Yelkenlerin iki tip çalışması vardır. Birincisi ve en basiti asırlar önce Mısırlılar’ın bulduğu rüzgarın arkadan itmesiyle bir kuvvet oluşturan çalışmadır. İkincisi ise yelkenin her iki tarafından akan havanın basınç farkınından oluşan çalışmadır. Görüldüğü gibi zor olan ikinci tip çalışmayı açıklayacağız.
Yelkene yanda görüldüğü gibi yukarıdan kuş bakışı bakalım. Yelkene gelen hava molekülleri yelkene vurduğu zaman iki kısıma ayrılır. Bir kısmı rüzgar üstünden(rüzgarın geldiği taraf), diğer bir kısmı rüzgar altından geçer. Yelkenin rüzgar altı kısımdan akacak olan hava moleküllerinin izleyeceği yol rüzgar üstü taraftaki yola eşit olması için onlarında bir kıvrım yaparak yelkene paralel dolaşmaları gerekir. Fakat büyük bir çoğunluğu kestirme yolu tercih ederek kısa yoldan yelkenin arka kısmına ulaşırlar.
Bu moleküllerin yelkenden aynı anda çıkmaları gerektiğine göre rüzgar altı taraftaki moleküller daha hızlı gitmek zorundadırlar. Şİmdi devreye Bernoulli Teoremi giriyor. Teoreme göre hız arttığı zaman hava basıncı düşerdi, dolayısıyla yelkenin rüzgar altında bir alçak basınç alanı oluşur. Buna nazaran rüzgar üstü taraftaki hava moleküllerinin büyük bir kısmı yelkene değmeden düz bir çizgi halinde yelkenden çıkarlar. Yani daha kısa sayılabilecek bir yol giderler ve rüzgar üstü taraf yüksek basınç alanı oluşur. Havanın hareketinin yüksek basınçtan alçak basınca doğru olduğunu öğrenmiştik.O yüzden yelkende dışarı doğru yani rüzgar altına doğru bir kuvvet oluşur.Bu kuvvet gelen rüzgara diktir.Bu kuvvetin bir kısmı ilerlemeye bir kısmı ise yatrımaya harcanır.Bu şekilde bellirli bir açıyla (teoride 22,5 derece) rüzgara karşı yol alabiliriz.