lanciare-NEWillustrazione

costruire-NEWillustrazione

progetti-NEWillustrazione



Come è fatto un boomerang

Per prima cosa diamo un'occhiata a come è fatto un boomerang. Nell'immaginario comune un boomerang ha la forma "classica", ovvero una sorta di elica piatta con le pale che formano un angolo di più di 90 gradi. La forma delle pale di un boomerang è sempre arrotondata ma non per una questione estetica. I boomerang non ritornano grazie alla forma "a banana", ma per come sono costruiti i profili delle ali!

anatomia-boomerang-new

Osservando in sezione le pale (o ali) di un boomerang si nota un profilo simile a quello delle ali di un aereo: un "bordo di attacco" (B in figura) più rotondo e un bordo di uscita (A) più rastremato. Un boomerang quando viene lanciato ruota su se stesso, più precisamente ruota sul suo piano attorno ad un asse passante per il suo centro di gravità. Un boomerang per un lanciatore destro (come illustrato in figura) ruota in senso antiorario in modo tale che i profili si muovano nell'aria con il profilo di attacco (o di ingresso) davanti.

Durante il volo il boomerang è quasi verticale rispetto al terreno

Un boomerang lanciato correttamente viene lanciato in avanti in modo che il piano di rotazione (in grigio nell'immagine) sia quasi verticale rispetto al terreno. Ilboomerang a questo punto possiede due velocità: la velocità di avanzamento e la velocità di rotazione su se stesso. Queste due velocità e soprattutto i loro effetti sono alla base della particolare traiettoria del boomerang.

Portanza: la spinta dei profili alari

Quando un profilo alare come quello illustrato si muove in aria con una certa velocità, una forza aerodinamica chiamata portanza è creata dall'effetto della pressione dell'aria sulle due superfici del profilo. L'ala riceve una spinta verso l'alto (frecce blu) che è tanto più grande quanto più alta è la velocità (frecce gialle) dell'ala rispetto all'aria.

boomerang-profile

Rotazione + avanzamento: l'asimmetria della portanza

Il boomerang ruota su se stesso come un'elica e ogni pala crea una spinta verso la parte superiore dei profili (quella che normalmente nei boomerang è colorata)... MA: il boomerang oltre a ruotare possiede una notevole velocità di avanzamento. Le ali del boomerang incontrano l'aria a velocità differenti a seconda che si stiano muovendo in avanti (metà superiore del disegno successivo)  o indietro (metà inferiore). La velocità dovuta alla rotazione (frecce rosse) si somma alla velocità di avanzamento (frecce gialle) nella parte superiore e si sottrae nella parte inferiore.

tripala-gira-somma-vel

Nella figura successiva in azzurro sono rappresentate le velocità effettive delle ali rispetto all'aria: nella parte superiore le pale sono molto veloci mentre quando passano nella parte inferiore sono molto lente.

tripala-piatto-vel-rot

La precessione: come quando una trottola danza sul tavolo

La differente velocità delle pale rispetto all'aria determina una diversa portanza che è maggiore nella metà superiore del boomerang e minore nella metà inferiore.

tripala-gira-forze

Ruotando su se stesso e avanzando, il boomerang è così soggetto ad una forza (un momento torcente per essere precisi) che cerca di capovolgere il boomerang come illustrato dalla freccia azzurra curva nella figura. Poiché il boomerang ruota velocemente su se stesso possiede un'inerzia particolare. Così come una trottola che gira su un tavolo invece di cadere orizzontale per la forza peso descrive dei cerchi mettendosi a danzare, il boomerang invece di ribaltarsi "precede" ruotando attorno ad un terzo asse, differente dall'asse di rotazione (in rosso) e dall'asse attorno alla quale si esercita il momento torcente (blu).

tripala-momenti

 

Questo effetto è noto come precessione giroscopica. Un tipico esperimento che evidenzia questo fenomeno consiste nel mettere in rotazione una ruota di bicicletta con l'asse orizzontale appeso con un filo ad una delle sue estremità.

Mentre il boomerang vola in avanti, la precessione fa sì che sterzi girando verso sinistra (se si considera un boomerang per destri) e gli fa descrivere una traiettoria che tende a chiudersi da dove è stato lanciato, per essere ripreso dal lanciatore.

boomerang-volo

Ovviamente le cose sono più complicate di così e altri elementi possono essere aggiunti alla descrizione del volo di un boomerang, ma questa spiegazione può essere considerata come il primo passo per capire il volo di un boomerang.