หลักการของใบพัด

หากเรือต้องการออกกำลังกายในน้ำ เรือจำเป็นต้องให้แรงภายนอกช่วยดัน เพื่อให้สามารถเอาชนะแรงต้านระหว่างการออกกำลังกายได้ ในอดีต มีหลายวิธีในการให้แรงขับ ซึ่งสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นสี่ประเภท หนึ่งคือกำลังคน เช่น ไม้พาย รั้ว และตบ; ประการที่สองคือพลังสัตว์เช่นการดึงเส้นใย ประการที่สามคือพลังงานลมเช่นใบเรือ และอย่างที่สี่คือกำลังทางกล เช่น ล้อพาย ใบพัด เป็นต้น

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของมนุษย์ ใบพัดจึงโดดเด่นท่ามกลางอุปกรณ์ขับเคลื่อนมากมาย ในปี ค.ศ. 1752 นักฟิสิกส์รายงานว่าใบพัดนั้นเหนือกว่าใบพัดต่างๆ ที่มีอยู่ก่อนหน้านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากการเกิดขึ้นของเครื่องจักรไอน้ำความเร็วสูง ใบพัดได้เข้ามาแทนที่ใบพัดอื่นๆ จำนวนมาก และค่อยๆ ได้รับความนิยม

หลักการของใบพัดนั้นค่อนข้างง่าย ไม้พายอาศัยการเคลื่อนที่ของน้ำเพื่อทำให้การไหลของน้ำมีความเร็วตรงข้ามกับทิศทางของแรงผลัก และการไหลของน้ำจะให้แรงปฏิกิริยาแก่ใบพัด ซึ่งก็คือแรงผลัก ทฤษฎีบทโมเมนตัมของกลศาสตร์ของไหลยังสามารถใช้เพื่ออธิบายว่าเมื่อน้ำไหลผ่านจานใบพัด การไหลของน้ำจะเร่งขึ้นเนื่องจากการกระทำของใบพัด ด้วยวิธีนี้โมเมนตัมของการไหลของน้ำจะเปลี่ยนไป เนื่องจากทฤษฎีบทโมเมนตัม โมเมนตัมของของไหลที่เปลี่ยนแปลงภายในระยะเวลาหนึ่งจะเหมือนกับแรงที่ได้รับ และแรงปฏิกิริยาที่เปลี่ยนแรงที่ของเหลวภายในได้รับนั้นเป็นเพียงแรงผลักของใบพัด