Почему бумеранг поворачивает во время полета?

Бумеранг не дает покоя многим любопытным людям. Научно объяснить его полет оказалось не простым делом.Что же заставляет это простое приспособление совершать замысловатый полет? Ответ может дать только аэродинамика: ведь бумеранг, запущенный в вакууме, летел бы как обычный камень, будучи под воздействием только силы притяжения.Бумеранг бросают, придав ему большую скорость (до 100 километров, в час), держа строго вертикально (скорость вращения при правильных условиях достигает 10 оборотов в секунду). Сначала он летит параллельно земле, затем взмывает вверх, постепенно уклоняется влево и, описав плавную дугу, возвращается к первой точке. Иногда он «рисует» в воздухе более причудливую линию, напоминающую восьмерку. Искусный мастер может бросить бумеранг на расстояние до 150 метров. При этом бумеранг взлетает ввысь почти на высоту пятиэтажного дома. Это все видимое следствие древнейшей математизации принципов аэродинамики.Всем известна задача из школьного курса: обруч катится по полу с определенной скоростью. Надо найти скорость верхней точки обруча. Оказывается, она вдвое большие скорости обруча. Скорость вращения и скорость движения сложились. Аналогично и с бумерангом. Его переднее «плечо» движется как бы быстрее, а заднее — медленнее.В этом случае и аэродинамические силы неравны. Получается «палка о двух силах». Эти силы дают импульс, стремящийся наклонить бумеранг. Поэтому он слегка наклоняется и продолжает полет. В чем дело? Вернемся опять к элементарной физике. Попробуйте чуть отклонить вращающийся волчок от оси вращения. Он не упадет. Но верхушка начнет описывать небольшие окружности — по-научному, прецессировать. Вы уже догадались, что речь идет о гироскопическом эффекте. Бумеранг вращается достаточно быстро, поэтому аналогия с гироскопом к нему вполне применима. Аэродинамические силы действительно отклоняют ось вращения, но на небольшой угол. Гироскопический эффект не дает ему падать. В результате бумеранг чуть наклоняется, и подъемная сила уже не горизонтальна, а «наклонена». Появляется составляющая, действующая вертикально, и бумеранг забирает вверх и вбок. Наконец, сопротивление воздуха и сила земного притяжения делают свое, и метательный снаряд послушно возвращается. Ведь он «работает», как гироскоп, — ось его вращения движется по образующей огромного конуса, а центр вращения описывает замкнутую кривую. Так выяснилось, что в необычном поведении бумеранга «виноваты» аэродинамика и гироскопический эффект.Когда вся физика движения бумеранга стала ясно проглядываться, наступил следующий этап исследования: расчет и сравнение с экспериментом. Уравнения движения бумеранга оказались столь сложными, что пришлось проводить вычисления с помощью компьютера. После решения уравнений, описывающих некий воображаемый, нарисованный на бумаге бумеранг, опять же на бумаге машина изобразила его траекторию. Далее нужен был эксперимент. Но как «нарисовать» траекторию стремительно летящего, вращающегося бумеранга? Был проведен эксперимент с созданной «видимой» траекторией. Для этого в центре бумеранга укрепили лампочки и запускали его ночью, а специальное оборудование фиксировало это.

Из научно-популярного журнала за 1968г