부메랑은 어떻게 원래 자리로 돌아오나요?

Question

안녕하세요. 부메랑을 던졌을 때 한 바퀴 돌아서 원래 던졌었던 위치로 되돌아오게 되는데 부메랑은 어떤 성질을 가지고 있어서 그럴 수 있는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

1. 부메랑의 단면은 비행기날개면과 흡사하다. 양력(揚力 : 뜨는 힘 : 둥근쪽 위로 양력이 작용함)이 작용하여 먼 거리를 제법 오래 날아가면서 지면에 낙하하지 것이 바로 이 때문이다.

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2. 벌어진 쪽을 앞으로 해서 한쪽 끝을 잡아 손목을 비틀면서 던지면 회전하면서 처음에는 보통 30 m 정도까지 똑바로 날아간다.

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3. 그러다가 손목을 비틀면서 낫 모양의 부메랑을 던진 효과가 나타나서 옆으로 회전하여 날아가는 방향이 바뀐다.

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4. 회전을 하므로 양력이 계속 작용하여 부메랑이 상승한다.

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5. 그러다가 부메랑의 회전력이 약해지면서 상승을 멈추고, 잘 조절된 부매랑은 지름 50 m 정도의 원을 그리면서 던진 사람에게 되돌아온다

Answer 2

부메랑이 돌아오는 원리는 마그누스 효과에 의해서 가능합니다.

마그누스 효과는 유체 - 이 경우는 기체에서 회전하는 물체에서 나타나는 현상입니다.

유체는 한 방향으로 흐르는데, 물체가 움직이면 어떤 방향은 속도가 빨라지고 그 반대 방향은 속도가 느려질 것입니다.

이런 상대속도로 인해 물체에 수직인 방향으로 힘이 생기게 되어 물체의 운동에 영향을 주게 됩니다.

Answer 3

양력의 원리로 돌아옵니다. 이게 어떤 원리냐면

부메랑을 자세히보시면 위 아래 모두 평평하지그 않고 위쪽이 살짝 볼록하게 만들어져요

이 상태에서 부메랑을 던지게 되면 아래로 지나가는 공기보다 위로 지나가는 공기의 속도가 빨라져요

이때 아래 공기가 윗 공기를 밀면서 양력이 생겨요

Answer 4

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

부메랑은 양력과 세차운동을 이용한 제품입니다.

아랫면이 평평하고 윗면이 둥근형태라 위쪽으로 뜨는 양력이 발생하고, 비대칭적으로 꺾여있는구조가 회전하며 세차운동을 일으켜 공기마찰의 비대칭이 일어나 되돌아오게됩니다.

감사합니다.

Answer 5

안녕하세요 부메랑이 뜨는 원리는 비행기가 나는 원리와 같으니 생략하고,

되돌아 오는 원리는 마그누스 효과 때문으로 생각하시면 됩니다.

부메랑을 던지면 그림과 같이 회전하면서 앞으로 전진하는데, 이 때, 상대풍을 만나면서

(반시계방향으로 회전 시) 부메랑의 왼쪽부분은 회전하는 방향과 상대풍의 방향이 같기 때문에

유동의 속도가 빠르고 압력이 낮습니다. 오른쪽부분은 회전하는 방향과 상대풍의 방향이 다르기 때문에

유동의 속도가 느리고 압력이 크죠. (베르누의 원리를 생각하시면 쉽습니다.)

따라서 압력은 큰 곳에서 낮은곳으로 작용하기 때문에 그림 상의 F와 같이 (왼쪽방향) 힘이 작용합니다.

그 힘이 곧 구심력이 되어서 부메랑이 크게 한바퀴 돌아오는 것입니다.

Answer 6

안녕하세요. 불꽃인생 과학전문가입니다.

부메랑이 돌아오는 원리를 이해하려면 공기의 양력과 세차 운동을 이해해야 합니다.

보통 부메랑은 윗면이 약간 둥글고 아랫면이 편평하기 때문에 던졌을 때 윗면이 아랫면보다 공기의 흐름이 빨라지면서 압력의 차이에 의하여 공기를 위로 밀치는 양력이 나타나게 됩니다.

그리고 부메랑이 날아갈 때 윗면과 아랫면이 받는 힘이 서로 반대가 되어 윗면은 회전 방향과 이동방향이 같으나 아랫면은 서로 달라서 이로 인해 서로 받는 힘이 달라져서 균형이 깨지고 진행 방향을 바꾸는 세차 운동 (물체가 회전시 이리저리 흔들리는 현상)이 일어나게 됩니다.

진행방향은 왼쪽으로 휘어지려고 하는 힘 때문에 좌회전을 하기 시작하고 결과적으로 추진력이 제로인 속도가 될 때까지 긴 궤적을 그리며 던진 곳의 근처까지 와서 부드럽게 떨어지게 됩니다.