Vi siete mai chiesti come fa un boomerang a tornare indietro dopo essere stato lanciato?

Per comprendere perché un boomerang torna indietro dopo essere stato lanciato è necessario conoscere due concetti fisici: la portanza e la precessione.

La portanza è la forza che si genera su un profilo alare a causa della differenza di pressione esistente tra la superficie inferiore del profilo e la superficie superiore.
Tale differenza di pressione è a sua volta dovuta alla differenza di velocità che hanno le particelle d’aria in cui è immerso il profilo.

Portanza sul profilo alare

La forma del profilo alare, infatti, fa si che le particelle di fluido che lambiscono la superficie superiore abbiamo una velocità maggiore di quelle che lambiscono la superficie inferiore.

Conseguentemente, per la legge di Bernoulli, la pressione sulla superficie superiore è minore di quella sulla superficie inferiore e l’ala viene spinta verso l’alto.

Questo è esattamente ciò che accade anche sulle ali di un boomerang: il loro profilo fa si che venga generata la portanza.

Compreso ciò dobbiamo parlare del moto rotatorio.
Quando un oggetto, come la pala di un elicottero o un boomerang, ruota, la velocità tangenziale dei punti che costituiscono il corpo non è la stessa: essa dipende dalla distanza tra il centro di rotazione e il punto in questione

$latex v_t = \omega r$

dove \omega è la velocità di rotazione e r è la distanza tra il punto che possiede velocità e il centro di rotazione.

La velocità tangenziale deve poi essere sommata alla velocità con cui lanciamo il boomerang (chiamiamola V).

Come si vede dall’immagine, la parte inferiore del boomerang ha una velocità minore rispetto a quella della parte superiore: sopra la velocità tangenziale si somma a quella di lancio mentre sotto si sottrae.

La differenza di velocità influenza la portanza.

Poiché i punti del boomerang si muovono più velocemente sopra che sotto, l’aria che lambisce il boomerang va più veloce sopra che sotto.

Conseguentemente la differenza di pressione tra le superfici del boomerang è diversa tra la parte superiore e inferiore del boomerang e di conseguenza la portanza generata sopra è maggiore della portanza generata sotto.

La differenza tra i valori delle portanze porta il boomerang, e quindi l’asse di rotazione, ad inclinarsi.

È qui che entra in gioco la precessione: l’inclinazione dell’asse di rotazione fa si che ci siano due velocità angolari: una è quella del boomerang e l’altra è quella del suo asse di rotazione (precessione). È proprio quest’ultima velocità angolare (chiamiamola ) che permette al boomerang di compiere la traiettoria circolare che lo fa tornare indietro.

Vediamo un po’ di formule.


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