Boomerang

5/13/2018 Boomerang - slidepdf.com

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La respuesta está en su constitución. Un boomerang está constituido por dos o más palas que se

manipulan creándoles un perfil. Dicho perfil es similar al de las alas de un avión. En el ala de un avión la

velocidad del viento es mayor en la parte superior que en la inferior, debido a esto, la presión es menor

en la parte superior, y como al mismo tiempo la velocidad en la parte inferior es menor, la presión es

mayor. Esta presión empuja el ala hacia arriba. Este principio hace que un boomerang ³vuele´. En física

se le conoce como el principio de Bernoulli.

Al lanzar un boomerang no solo le impartimos velocidad, sino también revolución y efecto, lo que en el

mundo del boomerang es conocido como ³spin´. Debido al perfil de las palas, al lanzar un boomerang,

éste crea un efecto giroscópico que hace que la pala delantera, gire e impulse la pala siguiente, y así

sucesivamente, creando una trayectoria circular o elíptica y favoreciendo el retorno del objeto.

La velocidad del viento (V) antes de entrar en contacto con el boomerang, es igual a la velocidad del

viento (V¶) a la salida del boomerang

Básicamente se debe a que uno de los brazos del búmerang es mas largo que el otro, lo que provoca que, debido a la diferencia de

peso, no describa una trayectoria recta, sino curva, regresando a su punto de origen.

Un bumerán o boomerang es un arma arrojadiza, propia de los indígenas de Australia, formada por una

lámina de madera curvada de tal manera que, lanzada con movimiento giratorio, puede volver al punto

de partida.

Pero ¿cómo hace para volver? Cuando se lanza un trozo de madera no vuelve. Entonces, ¿por qué

vuelve éste?

El brazo del lanzador ha de imprimirle velocidad y, a la vez, dotarlo de giro, de tal manera que esta

velocidad angular haga que el bumerán gire sobre su eje como un molinillo o una hélice, con un plano

de giro que sea practicamente perpendicular al de desplazamiento. Pero sin despreciar la pericia del

lanzador, que ciertamente es importante, éste no hace más que aprovechar correctamente las

características del objeto que tiene en sus manos.

Dos componentes del diseño dan al bumerán la capacidad

del vuelo circular:

y la disposición de los brazos

y el perfil de la superficie

Durante el vuelo el bumerán gira rápidamente sobre sí

mismo unas 10 revoluciones por segundo gracias a la

disposión de sus brazos en forma de hélice, y los perfiles

de los brazos ³más gruesos en la parte delantera que en

la trasera³ crean el mismo efecto de sustentación en las

alas que hace que los aviones vuelen.

Y es el propio movimiento de giro el que crea la precesión giroscópica, que es la que tira del bumerán

hacia una trayectoria circular. De la misma manera que opera en un frisbee (plato volador) o en una

peonza. En todos estos casos la fuerza sustentadora del aire o del suelo y la propia gravedad operan

sobre el plano de giro y fuerzan un movimiento circular.



Nota sabionda: Si el bumerán fuera perfectamente simétrico y especular en todos sus aspectos no

volvería sino que se iría en la dirección que lo lanzáramos sin parar de girar, pero en línea recta.

PRINCIPIOS BASICOS

1.2 PRINCIPIOS AERODINAMICOS.

Aerodinámica es la parte de la mecánica de fluidos que estudia los gases enmovimiento y las fuerzas o reacciones a las que están sometidos los cuerpos que sehallan en su seno. A la importancia propia de la aerodinámica hay que añadir elvalor de su aportación a la aeronáutica. De acuerdo con el número de Mach ovelocidad relativa de un móvil con respecto al aire, la aerodinámica se divideen subsónica y supersónica según que dicho número sea inferior o superior a launidad.

Hay ciertas leyes de la aerodinámica, aplicables a cualquier objeto moviéndose através del aire, que explican el vuelo de objetos más pesados que el aire. Para elestudio del vuelo, es lo mismo considerar que es el objeto el que se mueve a travésdel aire, como que este objeto esté inmóvil y es el aire el que se mueve (de estaultima forma se prueban en los túneles de viento prototipos de aviones).

Es importante que el piloto obtenga el mejor conocimiento posible de estas leyes yprincipios para entender, analizar y predecir el rendimiento de un aeroplano encualesquiera condiciones de operación. Los aquí dados son suficientes para este nivelelemental, no pretendiéndose una explicación ni exhaustiva ni detallada de lascomplejidades de la aerodinámica.

1.2.1 Teorema de Bernoulli.

Daniel Bernoulli comprobóexperimentalmente que "la presión internade un fluido (líquido o gas) decrece en lamedida que la velocidad del fluido seincrementa", o dicho de otra forma "en unfluido en movimiento, la suma de la presión y la velocidad en un puntocualquiera permanece constante", es decirque p + v = k.

Para que se mantenga esta constante k, siuna partícula aumenta su velocidad v seráa costa de disminuir su presión p, y a lainversa.

El teorema de Bernoulli se suele expresar en la forma p+1/2dv² = constante,denominándose al factor p presión estática y al factor 1/2dv² presión dinámica.(1)



p + 1/2 dv² = k; 1/2

dv² = pd

p=presión en un punto dado. d=densidad del fluido. v=velocidad en dicho

punto. pd=presión dinámica.

Se puede considerar el teorema de Bernoulli como una derivación de la ley deconservación de la energía. El aire esta dotado de presión p, y este aire con unadensidad dfluyendo a una velocidad v contiene energía cinética lo mismo quecualquier otro objeto en movimiento (1/2 dv²=energía cinética). Según la ley de laconservación de la energía, la suma de ambas es una constante: p + (1/2dv²)= constante. A la vista de esta ecuación, para una misma densidad (asumimos quelas partículas de aire alrededor del avión tienen igual densidad) si aumenta lavelocidad v disminuirá la presión p y viceversa.

Enfocando este teorema desde otro punto de vista, se puede afirmar que en unfluido en movimiento la suma de la presión estática pe (la p del párrafo anterior)más la presión dinámica pd, denominada presión total pt esconstante: pt=pe+pd=k; de donde se infiere que si la presión dinámica (velocidaddel fluido) se incrementa, la presión estática disminuye.

En resumen, que si las partículas de aire aumentan suvelocidad será a costa de disminuir su presión y a lainversa, o lo que es lo mismo: para cualquier parcela deaire, alta velocidad implica baja presión y baja velocidad supone alta presión.Esto ocurre a velocidades inferiores a la del sonido pues apartir de esta ocurren otros fenómenos que afectan deforma importante a esta relación.

Física del boomerang

La gran pregunta que se realiza al oir la palabra bumerán es: De verdad regresan los bumeranes?

A esta pregunta le trataremos de dar respuesta en este apartado, aunque debemos indicar que no todos los

bumeranes regresan al lanzador. Existen los llamados Killer Sticks o Throw Sick, que són de forma alargada,

ligeramente curvada y bastante pesados. Este tipo de bumeranes vuelan en linea recta pudiendo alcanzar distancias

superiores a los 200 metros, sin retornar al lanzador.

A nosotros nos interesan los bumeranes deportivos, con retorno al lanzador.

El motivo por el cual el bumerán regresa al lanzador es debido al perfil de sus alas. Las alas de un bumerán estan

perfiladas de manera similar a las alas de un avión.

Inicialmente, vamos a definir las partes de un ala, un ala está formada por 4 partes importantes:

- Intrados: Parte inferior del ala.



- Estrados: Parte superior del ala y es cuervada

- Borde de ataque: es el borde que entra primero en contacto con el aire

- Borde de fuga: Es el borde por el que "sale" el aire

Al lanzar un bumerán, el aire se divide en dos, una parte

circula por el intrados y la otra por el extrados. La superficia

recorrida por el aire en el extrados es mayor que por el

intrados, debido a la curvatura, este mayor recorrido

provoca que la velocidad del aire por el estrados sea mayor

que la del intrados, debido a que la cantidad de aire que

entra por el borde de ataque debe ser la misma que sale por

el borde de fuga. Esta diferencia de velocidad provoca una

diferencia de presión (mayor velocidad, menor presión) y

esta diferencia de presión es la culpable de la sustentación

del bumerán.

En resumidas cuentas, todo el proceso se puede describir a partir del principio de Bernoulli que indica que la energia

en un sistema de fluidos permanece constante.

En el siguiente video se puede visualizar este proceso.

Forma

Observa las ilustraciones. El bumerang tiene una ala delantera y una ala trasera, lascuales se encuentran unidas en el codo del bumerang. El ángulo que forman las alas esde 105 a 110 grados. El borde de ataque (leading edge, en inglés) es el primero en

cortar el viento cuando el bumerang va rotando. Existen bumerangs para gente diestra

(derecha) y también para gente zurda.

Aerodinámica

Conforme el bumerang vuela a través del aire, cada ala produce sustentación.

Recuerda, de acuerdo con el principio de Bernoulli, el aire que corre sobre lasuperficie superficie superior se mueve más rápidamente que el aire de la superficie

inferior. Esto provoca que la presión que el aire ejerce sobre la parte superior sea



menor a la presión que hay en la parte de abajo. Es esta diferencia de presión lo que

genera la sustentación.

El bumerang se lanza con un movimiento giratorio de manera similar a como selanzan el discus y el disco volador. Este movimiento giratorio tiene un doble efecto en

el bumerang, al ir viajando éste por el aire. El primer efecto es una fuerzaestabilizadora conocida como estabilidad giroscópica. Este tema fue tratadoanteriormente en las secciones del disco y del disco volador. El segundo efecto del

movimiento giratorio da lugar una trayectoria de vuelo curvada (en forma de curva),

que es lo que hace que el bumerang regrese al lugar de partida.

La fuerza que causa que el bumerang regrese al punto de partida proviene del hechoque el aire no se desplaza con la misma velocidad sobre las dos alas que van

girando. El bumerang gira y avanza hacia adelante. De esta forma, la ala que se muevehacia el frente produce más sustentación que la ala que retrocede (que se mueve hacia

atrás). La ala que retrocede entonces se convierte en la ala que avanza. El resultado

final es una fuerza que hace que bumerang regrese.

Otra manera de demostrar este efecto es comparar el bumerang con ruedas de bicicleta

que se encuentren girando.

Bumerang: Se lanza con un movimiento giratorio y una leve inclinación con respectoa la vertical. Esto causa que el bumerang dé vuelta continuamente hasta que regresa al

lanzador (un círculo completo).



Bicicleta: Mientras que las ruedas sigan girando hacia adelante, la persona que va en

la bicicleta puede inclinarse levemente hacia un lado (sin manos en los manubrios). La bicicleta dará una vuelta completa. A diferencia de la bicicleta, el bumerang viaja

horizontalmente a través del aire y así regresa al lanzador.

El tiempo que un bumerang permanece en el aire depende de la fuerza con la que selanza, y de la cantidad giro que se le imprime al momento del lanzamiento. Al igualque cualquier cosa que vuelo por el aire, el bumerang está se ve afectado por la

resistencia del aire y por su propio peso. La resistencia del aire hace que el bumerang

disminuya su velocidad, limitando, por lo tanto, el tiempo de vuelo. Sin embargo, si sele da suficiente giro y suficiente velocidad inicial, el bumerang puede dar varias

vueltas por encima de los lanzadores antes de aterrizar.

Manera de Lanzar un Bumerang

Ahora que tenemos un buen entendimiento de cómo un funciona un bumerang,debemos también aprender a lanzarlo correctamente para que regrese alegremente

muchas veces. Un bumerang se lanza casi verticalmente (ver la ilustración). El ángulo

depende de la velocidad del viento. Si el bumerang se lanzara horizontalmente,comenzaría a elevarse hasta que las alas se atascaron (perdieran la sustentación por

completo). En ese momento, el bumerang simplemente caería al suelo.

El bumerang también se lanza de manera que forme un ángulo con viento. El lanzador

comienza poniéndose de cara al viento y luego se voltea unos 50 grados hacia suderecha o a su izquierda, dependiendo de si el lanzador derecho o zurdo. Si el ángulo

con respecto al viento es el apropiado, el bumerang regresará a tí tal y como lo habís

previsto.

El bumerang es un aparato tan simple y sin embargo depende de leyes complejas de lafísica y la aerodinámica para su funcionamiento. Gracias al entendimiento que

tenemos del bumerang, otros diseños han sido estudiados:

1. con un ángulo más pronunciados entre las alas - más fáciles de atrapar;

2. con varias alas unidas en el centro;3. con forma de pájaro o como navaja de afeitar con bordes rectos;



4. con forma de las letras del alfabeto.

No importa qué que forma tenga, los principios que lo gobiernan son los mismos y el

bumerang siempre vuelve al lanzador cuando se lanza adecuadamente.

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