BUMERANGKURS - Das Bumerang-Projekt

Physik: wie funktioniert ein Bumerang?
Hier soll nur knapp angedeutet werden, warum ein Bumerang sich anders verhält
als ein Holzprügel. Vereinfacht spielen folgende Kräfte eine wichtige Rolle:
− Massenträgheit und Gravitation (wie bei jedem Holzprügel)
− Kreiselkräfte
− Auftriebskräfte
Auftrieb und Exzentrizität
Der Auftrieb entsteht durch das Flügelprofil, das ähnlich dem eines Flugzeuges
ist. Der Bumerang hat im Flug eine Vorwärtsbewegung (durch den Wurf nach vorne)
und eine Rotationsbewegung (durch die Drehung beim Abwurf), und die über
die Flügel streichende Luft erzeugt Auftrieb.
Abb. 9: Flügelprofile und Benennung des Bumerangs
Durch die Rotation und die unsymmetrische Bauweise des Bumerangs greift die
Resultierende der Auftriebskräfte jedoch nicht im Schwerpunkt und somit Rotationsmittelpunkt
an, sondern etwas oberhalb und davor. Und genau darum geht
es, diese Exzentrizität ist ausschlaggebend für die Flugbahn eines Wurfholzes!
Die oben genannte Exzentrizität entsteht außer durch die asymmetrische Form
auch dadurch, dass durch die Drehung sich Rotations- und Translationsgeschwindigkeit
oben addieren (=mehr Auftrieb), unten subtrahieren.
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Zusätzlich fliegt Arm 2 im Windschatten bzw. in der verwirbelten Luft von Arm 1
und hat dadurch auch weniger Auftrieb als dieser, und durch die Profilgebung
oder Schwerpunktverschiebung kann dieser Effekt zusätzlich verstärkt werden.
Beim Bauen geht es darum, die Auftriebsverhältnisse so hinzukriegen, dass sich
ein harmonischer Rückkehrflug ergibt. Das ist mit vielen Methoden möglich, weswegen
es auch kaum feste Regeln für Bumerangformen gibt.
Oder, wie es Rusty Harding einmal ausdrückte: „Sage mir eine feste Regel, wie
man Bumerangs bearbeitet, und ich zeige Dir den Bumerang, auf den sie nicht
zutrifft!“
Abb. 10: Auftriebsresultierende A und Exzentrizität
Ein weiterer Punkt ist die Form des Bumerangs. Ein Flügel hat dann seinen größten
Auftrieb wenn er rechtwinkelig angeströmt wird, wie das in der Grafik oberhalb
gerade bei Arm 1 geschieht. In diesem Moment liegt Arm 1 vor dem
Rotationsmittelpunkt. Denkt man sich die Drehung weiter so stellt man fest dass
Arm 2 hingegen hinter dem Rotationsmittelpunkt seinen größten Auftrieb hat, die
Resultierende also nach hinten verschiebt. Ein Bumerang mit extremer „Hook“-
Form (Omega) hat daher ein ganz anderes Flugverhalten und vor allem Flachlegeverhalten,
als einer mit geraden Armen.
Abb. 11: Hooks