Почему бумеранг возвращается обратно? Почему бумеранг поворачивает во время полета

Почему возвращается бумеранг и что у него общего с волчком

Игорь Гладкобородов

Лопасти у бумеранга по форме такие же, как крылья у самолета, и изогнут он, как лопасти пропеллера, чтобы при вращении получилась подъемная сила. По сути бумеранг — это пропеллер, только необычной формы.

Бумеранги бывают совершенно причудливой формы. Мой фаворит — бумеранг Pacific Beach

Запускают бумеранг почти вертикально. Надо сильно бросить его вперед и при этом как можно сильнее закрутить.

Когда бумеранг вращается, то лопасти у него создают подъемную силу, направленную вбок перпендикулярно плоскости вращения и направлению броска. Но поскольку он не только вращается, но еще и летит вперед, то сила эта распределена неравномерно. Та лопасть, которая в данный момент находится вверху и идет вперед по направлению движения, тянет бумеранг вбок сильнее, чем та, которая находится внизу и идет против движения.

Скорость вращения верхней лопасти суммируется со скоростью движения бумеранга, и относительно воздуха она движется быстрее, это и увеличивает ее подъемную силу.

Ловить бумеранг надо плашмя ладонями двух рук, чтобы не пораниться. Или вообще не ловить, а уворачиваться, чтобы не получилось, как в фильме Mad Max 2.

Поскольку бумеранг быстро вращается, он работает, как гироскоп — противится изменению угла вращения. Но поскольку на лопасти действует сила неравномерно, то возникает явление прецессии.

Прецессия — это то, что заставляет ось волчка вращаться под углом к поверхности. Сила тяжести тянет ось волчка вниз, но из-за быстрого вращения эта сила трансформируется в силу прецессии, которая действует перпендикулярно силе тяжести и поворачивает ось волчка по кругу. С бумерангом происходит то же самое, что и с волчком. Лопасти пытаются повернуть бумеранг в плоскости, параллельной полету, а из-за прецессии вместо этого отклоняет бумеранг от прямого курса.

Благодаря вращению и движению вперед бумеранг постоянно отклоняется от своего направления перпендикулярно плоскости вращения. А поскольку мы запускаем бумеранг почти вертикально, он постоянно поворачивает вбок, делает круг и возвращается обратно.

Читать еще:  Как научиться не лениться быть более энергичным. Здоровый сон как источник энергии

Бумеранг можно сделать и самому из любого куска плотной бумаги, например, из визитки. Для этого надо вырезать уголок визитки буквой Г и подогнуть лопасти против часовой стрелки. Чтобы запустить такой бумеранг, надо зажать его легонько за самый уголок и щелкнуть пальцами по лопасти.

Почему бумеранг возвращается?

Очень многие видели бумеранг только в кино. Герой фильма бросает бумеранг, который летит со свистом рассекая воздух, поражает в голову негодяя, а затем послушно возвращается к герою. Герой улыбается: день не пропал даром. В этой сцене есть одна ошибка.

Если бумеранг во что – нибудь попадет, то он не вернется назад. Он отскочит от предмета или, как в фильме, от негодяя и упадет на землю, как всякое метательное орудие.

Бумеранг как разновидностей метательной дубинки

На самом деле, бумеранг — это одна из разновидностей метательной дубинки. Такие дубинки известны на протяжение 10000 лет. Археологи находят их в захоронениях Древнего Египта. Индейцы Хопи из Аризоны использовали еще недавно метательные дубинки для охоты на кроликов.

Кто изобрел бумеранг?

Австралийские аборигены изобрели бумеранг — метательное орудие, которое после броска возвращается к бросившему его человеку. Но в отличие от бумеранга, который мы знаем и любим, никакая другая мета тельная дубинка никогда не возвращается к бросившему ее человеку. Единственный в мире возвращающийся метательный снаряд был изобретен в Австралии. Австралийские аборигены, жившие первобытным племенным строем (первые обитатели Зеленого континента), для охоты обычно пользовались заурядными не возвращающимися метательными снарядами. Но они же изобрели и возвращающийся бумеранг.

Для чего применялись бумеранги?

Некоторые ученые считают, что австралийские аборигены первоначально применяли бумеранги, что бы загонять в сети морских птиц. Другие, и, как ни странно, их большинство, утверждают, что бумеранг — это просто забавная игрушка. Обычный, выполненный в виде банана бумеранг может иметь в длину от 40 сантиметров до 1 метра. Современные бумеранги, как правило, изготовляют из фанеры, они очень легкие: 85 – 110 граммов. Чтобы возвращаться к метателю, бумерангу необязательно иметь форму банана. Он может быть в форме звезды, индейского томагавка и буквы «Н».

Какая сила заставляет бумеранг возвращаться?

Нидерландский физик Феликс Гесс задумался над этим вопросом, будучи еще маленьким мальчиком. После того как он вырос и прилежно изучил в школе и университете математику и физику, он написал 600 – страничную книгу о том, почему бумеранг возвращается к хозяину. Гесс полагает, что бумеранг возвращается по двум причинам. Первая заключается в форме бумеранга, вторая — в способе метания.

Читать еще:  Икеа мебель для домашних животных. Мебель для кошек и собак от IKEA

Форма лопастей бумеранга

Представьте себе, что два плеча изогнутого в форме банана бумеранга — это его крылья. Так же, как у крыльев самолета, нижняя их поверхность плоская, а верхняя — выпуклая. Такая поверхность заставляет воздух, который в полете обтекает бумеранг, создавать подъемную силу. Весь секрет заключается в том, что одно «крыло» бумеранга отличается от другого. Закругление криволинейной поверхности одного крыла смотрит вперед, а другого — назад. Это все равно, что приделать к самолету одно крыло задом наперед. Пилоту такого аэроплана не позавидуешь. Аэроплан так же, как и бумеранг, органически неспособен летать прямо. Форма лопастей бумеранга возвращает его после полета к месту броска.

Способ метания

Способ метания — вторая причина, заставляющая бумеранг описывать в полете окружность. Бумеранг перед броском держат вертикально. Плоская поверхность обращена от метателя. Затем резким круговым движением кисти бумеранг запускается в воздух. Начальная скорость бумеранга должна быть не менее 10 километров в час, а скорость вращения — не менее 10 оборотов в секунду. Брошенный правой рукой бумеранг в полете начинает постепенно забирать влево. Гесс предположил, что полет бумеранга напоминает езду на велосипеде «без рук». Когда при этом корпус наклоняют слегка влево, то переднее колесо также слегка поворачивается влево, даже если при этом не прикасаться к рулю.

В случае с бумерангом секрет его автоматического поворота влево заключается в способе, которым поток воздуха обтекает его лопасти. Сам бумеранг летит вперед, но когда одна лопасть идет вниз и назад, создается тяга, которая толкает снаряд назад. Вот эта сила, действующая на бумеранг сверху вниз, и играет в данном случае роль легкого наклона корпуса при езде на велосипеде. Мало – помалу бумеранг поворачивает влево. Вовремя полета он переходит из вертикального положения в горизонтальное и в конце полета выглядит, как маленький вертолет. Правильно брошенный бумеранг, описав окружность, падает к ногам хозяина.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Почему бумеранг поворачивает во время полета?

Бумеранг не дает до сих пор покоя многим поколениям ученых. Объяснить его полет оказалось делом далеко не простым.

Что же заставляет это нехитрое приспособление совершать замысловатый полет? Ответ может дать только аэродинамика: ведь бумеранг, запущенный в вакууме, летел бы как обычный камень, повинуясь лишь силе притяжения.

Читать еще:  Что видят кошки, чем они опасны? Что способны увидеть животные? Сколько цветов различают кошки. Как видят кошки в горизонтальной плоскости

Бумеранг бросают, придав ему большую скорость (до 100 километров, в час), держа строго вертикально и сообщая быстрое вращение (примерно 10 оборотов в секунду). Сначала он летит параллельно земле, затем взмывает вверх, постепенно уклоняется влево и, описав плавную дугу, возвращается к одной точке. Иногда он «рисует» в воздухе более причудливую линию, напоминающую восьмерку. Искусный охотник может бросить бумеранг на расстояние до 150 метров. При этом бумеранг взлетает ввысь почти на высоту пятиэтажного дома. Древнейшая математизация принципов аэродинамики!

Всем известна задача из школьного курса: обруч катится по полу с определенной скоростью. Надо найти скорость верхней точки обруча. Оказывается, она вдвое большие скорости обруча. Скорость вращения и скорость движения сложились. Аналогично и с бумерангом. Его переднее «плечо» движется как бы быстрее, а заднее — медленнее.

В этом случае и аэродинамические силы неравны. Получается «палка о двух силах». Эти силы дают импульс, стремящийся наклонить бумеранг. Поэтому он слегка наклоняется и продолжает полет. В чем дело? Вернемся опять к элементарной физике. Попробуйте чуть отклонить вращающийся волчок от оси вращения. Он не упадет. Но верхушка начнет описывать небольшие окружности — по-научному, прецессировать. Вы уже догадались, что речь идет о гироскопическом эффекте. Бумеранг вращается достаточно быстро, поэтому аналогия с гироскопом к нему вполне применима. Аэродинамические силы действительно отклоняют ось вращения, но на небольшой угол. Гироскопический эффект не дает ему падать. В результате бумеранг чуть наклоняется, и подъемная сила уже не горизонтальна, а «наклонена». Появляется составляющая, действующая вертикально, и бумеранг забирает вверх и вбок. Наконец, сопротивление воздуха и сила земного притяжения делают свое, и метательный снаряд послушно возвращается. Ведь он «работает», как гироскоп, — ось его вращения движется по образующей огромного конуса, а центр вращения описывает замкнутую кривую. Так выяснилось, что в необычном поведении бумеранга «виноваты» аэродинамика и гироскопический эффект.

Когда вся физика движения бумеранга стала ясно проглядываться, наступил следующий этап исследования: расчет и сравнение с экспериментом. Уравнения движения бумеранга оказались столь сложными, что пришлось звать на помощь компьютер. После решения уравнений, описывающих некий воображаемый, нарисованный на бумаге бумеранг, опять же на бумаге машина изобразила его траекторию. Далее нужен был эксперимент. Но как «нарисовать» траекторию стремительно летящего, вращающегося бумеранга? Задача не из легких. Решение пришло неожиданное и остроумное. Нужно сделать траекторию «видимой». Для этого в центре бумеранга укрепили лампочки и запускали его ночью. Далее работала кинокамера.

Так еще одно «явление природы» получило строго научное истолкование.

Источники:

http://theoryandpractice.ru/posts/3108-pochemu-vozvrashchaetsya-bumerang-i-chto-u-nego-obshchego-s-volchkom
http://kipmu.ru/pochemu-bumerang-vozvrashhaetsya/
http://mydiscoveries.ru/pochemu-bumerang-povorachivaet-vo-vremya-poleta

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector