Ogni barca muovendosi nell'acqua genera delle onde di velocità pari a quella della barca stessa. La velocità delle onde è direttamente proporzionale alla loro lunghezza e al quadrato della loro altezza.

A una certa velocità l'onda del solco di prua diventa lunga quanto lo scafo, quindi una barca si trova a navigare "sospesa" su un onda con una cresta a prua e una a poppa della barca.

Che cosa succede in queste condizioni? In una barca che navighi su un'onda di lunghezza pari al proprio galleggiamento o più corta, le particelle d'acqua che costituiscono l'onda vengono "separate" all'altezza della prua, scorrono lungo la carena e si ricongiungono prima della poppa, mantenendo sempre quello che in idraulica si definisce un regime laminare.

In una barca che navighi su un onda anche di pochissimo più lunga del proprio galleggiamento, le particelle d'acqua che costituiscono l'onda scorrono lungo la carena seguendo un regime laminare, ma quando arrivano alla poppa creano grosse turbolenze, che ostacolano l'avanzamento della barca; di fatto non permettono un ulteriore aumento della velocità, generando così una situazione di stallo.

Per il calcolo della velocità critica ci si avvale della seguente formula di tipo empirico:

dove L rappresenta la lunghezza della barca al galleggiamento, espressa in piedi (un piede è pari a 0,305 m); v_c è la velocità critica espressa in nodi (un nodo corrisponde a 1,852 km/h); K è il cosiddetto numero di Froude ricavato sperimentalmente da osservazioni su diversi tipi scafo, e risulta compreso fra 1,3 e 1,4.

Quanto detto vale fino a che la barca naviga in dislocamento, cioè con lo scafo immerso per buona parte nell'acqua. Se viceversa si navigasse in planata, cioè semplicemente sfiorando il pelo dell'acqua, la velocità della barca potrebbe raggiungere teoricamente qualsiasi valore (proporzionale solo alla resistenza alla penetrazione dell'aria e alla potenza delle vele). Questo perché in planata lo spostamento d'acqua è ridotto al minimo, lo scafo scivola senza produrre onde rilevanti e quindi la velocità critica viene facilmente superata.

La velocità critica quindi è un concetto che non si applica ai surf perché planano e possono quindi raggiungere velocità relativamente molto elevate.

Infatti, il record di velocità su un windsurf, per tavole prodotte in serie, è attualmente di 43,31 nodi o circa 80 km/h (velocità media su un percorso di 500 metri).

Per ciò che concerne il discorso sull'architettura complessiva di un windsurf è da sottolineare che la pinna è una delle parti più importanti della tavola e influisce in modo determinante sulla sua velocità, stabilità e manovrabilità (controllo). Ma soffermiamoci un attimo sulla funzione effettiva della pinna.

La vela produce una forza perpendicolare sulla linea centrale della tavola. Questa forza porterebbe a un incontrollabile scivolamento laterale della tavola (scarroccio) se non ci fosse la pinna che esercita una forza di direzione opposta, denominata portanza. Ma quando si va dritto su una tavola da windsurf, si può notare che la tavola non sta perfettamente dritta nell'acqua! Il flusso dell'acqua che scorre sulla pinna arriva perciò leggermente di lato, secondo un angolo, chiamato angolo d'incidenza (α). La portanza della pinna (il cosiddetto lift) è determinata dalla superficie della pinna secondo la formula:

dove L è la portanza della pinna, ρ rappresenta la densità dell'acqua, v la velocità della tavola, S l'area della superficie della pinna; C_L è il coefficiente della portanza che dipende dall'angolo d'incidenza α.

Quando l'angolo d'incidenza aumenta, aumenta il coefficiente C_L fino a un valore massimo in corrispondenza del cosiddetto angolo di stallo, per poi diminuire bruscamente — questo è conosciuto come spin-out fra i surfisti.

La formula vale sia per la pinna che per vela. Quando si percorre una traiettoria rettilinea, il surf è bilanciato perché la portanza della vela e della pinna si equivalgono. È per questo che una tavola da windsurf concepita per venti leggeri e con vele molto grandi monta una pinna di ampia superficie. La pinna deve per forza avere molto meno superficie della vela per avere la stessa portanza, perché l'acqua è molto più densa dell'aria.

Ma senza andare troppo nelle formule fisiche ecco dei consigli generali per una pinna da windsurf veloce e controllabile.

1. È il profilo della pinna che determina la velocità locale dell'acqua che scorre su di essa. È importante che il flusso dell'acqua che scorre sulla superficie della pinna sia più laminare possibile lungo il suo profilo. Per esempio, una pinna con il bordo davanti tagliente può risultare molto più lento d'una pinna con il bordo più tondo, perché il calo di pressione che normalmente avviene lungo il profilo, viene localizzato troppo vicino al bordo, favorendo così delle turbolenze. Invece su una pinna con un bordo più dolce il calo di pressione avviene in modo più regolare, favorendo così un flusso laminare più esteso lungo il suo profilo.
2. Per creare meno attrito, la superficie della pinna deve ovviamente essere liscia (se hai toccato il fondo con la pinna, usa carta vetrata 400 ad acqua).
3. L'attrito di una pinna dipende anche dal rapporto fra la sua lunghezza e la sua larghezza media (il cosiddetto aspect ratio). Più alto è questo rapporto, meno attrito fa la pinna. Ma attenzione: una pinna troppo lunga può rendere la tavola ingovernabile. Come regola indicativa, la lunghezza giusta della pinna equivale alla larghezza della tavola misurata a circa 30,5 cm dalla poppa (one foot off).
4. Una pinna con un profilo dritto è più veloce di una pinna curvata molto all'indietro (oltre 10 gradi) perché crea meno attrito, ma anche la sua capacità di bolina è migliore. Una pinna curva può invece facilitare il controllo della tavola in alta velocità, come anche migliorare la sua manovrabilità.