Бумеранг — один из самых узнаваемых символов Австралии после кенгуру. И это единственная штука, созданная человеком, способная описывать в воздухе замысловатую петлю и возвращаться в место старта без двигателей и электронного целеуказания. Для многих кажется, что бумеранг — это либо магия, либо ловкость рук, но на самом деле это чистая физика: взаимодействие аэродинамики и того же самого гироскопического эффекта, который не даёт юле упасть.
Главный секрет бумеранга кроется в его форме. Вопреки распространенному мнению, настоящий «возвращающийся» бумеранг — это не просто изогнутая палка, а тщательно спрофилированное крыло.
Если посмотреть на поперечное сечение каждого плеча (лопасти) бумеранга, можно увидеть, что оно напоминает профиль крыла самолета: верхняя поверхность более выпуклая, чем нижняя. Именно этот профиль создает подъемную силу, когда бумеранг движется в воздухе. Тут всё, как у крыла. Это объясняет, почему бумеранг летит, но не объясняет, почему он возвращается.
А возвращается он из-за того самого гироскопического эффекта. Бросая бумеранг, мы придаём ему не только поступательное движение вперед, но и быстрое вращение вокруг своей оси (как волчку). В этом быстром вращении и есть «секрет».
В верхней точке своего вращения лопасть бумеранга движется по направлению полета, а в нижней точке — против направления полета. То есть скорость вращения верхней лопасти складывается со скоростью полёта. Она движется быстрее относительно воздуха, а значит, создает больше подъёмной силы. Скорость же вращения нижней лопасти вычитается из скорости полета. Она движется медленнее и создает меньше подъёмной силы.
Возникает дисбаланс: одна сторона бумеранга испытывает большую подъемную силу, чем другая. Казалось бы, это должно просто перевернуть бумеранг в воздухе. Но...
Быстро вращающийся бумеранг — это гироскоп. А гироскопы обладают удивительным свойством: если попытаться отклонить ось их вращения (в нашем случае — из-за разницы подъёмных сил), они отклоняются не в ту сторону, куда мы давим, а перпендикулярно направлению силы.
В результате, бумеранг не кувыркается, а плавно изменяет направление своего полета — поворачивает. Постоянная разница в подъёмной силе заставляет его описывать в небе дугу, которая в итоге замыкается в круг, возвращая бумеранг к точке броска.
Проще говоря, бумеранг постоянно «пытается» повернуть в сторону той лопасти, которая движется быстрее, и из-за своего вращения делает это плавно и предсказуемо.
Но! Самый распространенный миф о бумеранге гласит: «Бросил — и он всегда прилетает обратно». Это не так. Ответ на этот вопрос зависит от того, о каком именно бумеранге идет речь.
Исторически бумеранг был охотничьим орудием, а не игрушкой, как сейчас. Поэтому австралийские аборигены использовали в основном невозвращающиеся бумеранги.
Боевые невозвращающиеся бумеранги были более тяжелыми, длинными (около метра) и имели менее выраженный изгиб. Их задача заключалась не в возвращении, а в том, чтобы пролететь по пологой траектории на большое расстояние (до 150-200 метров) и с огромной силой ударить по цели — животному или противнику.
Возвращающиеся бумеранги легче, короче и имеют более сложный профиль и изгиб. Они использовались... для развлечения, тренировки или для отпугивания птиц. Их главная задача — вернуться к бросившему.
И даже такой возвращающийся бумеранг может не вернуться, если, бросить слишком слабо, слишком сильно или прямо против ветра (надо под небольшим углом к ветру). Ещё полёт может испортить порывистый ветер, ветки или трава. В общем, всё то, что может нарушить работу гироскопа, может сбить бумеранг с траектории.
А вы когда-нибудь бросали бумеранг? Можно купить, сегодня они продаются в качестве детских игрушек. А можно сделать самому. В советских журналах типа "Сделай сам" и "Юный Техник" были схемы и инструкции по их изготовлению.
Читай в МАХ, а ниже я подобрал для вас ещё несколько интересных статей по теме: