부메랑을 잘 만들어서 던지면 돌아오는데 무슨 원리일까요?

Question

부메랑을 잘 만들어 놓고 던지면 거의 그대로? 돌아오는데 이게 무슨 원리로 돌아오는건지 궁금합니다.

그냥 돌맹이나 이런건 던져도 돌아오지 않는데, 부메랑은 돌아오더라구요. 생김새의 문제인지 아니면 무슨 원리일까요?

Answer 1

부메랑은 공기의 양력과 세차운동을 이용하여 제자리로 돌아오게 된다.

부메랑은 윗면이 약간 둥글고 아랫면이 평평합니다.

이렇게 되면 부메랑을 던질시 윗면이 아랫면보다 공기의 흐름이 빠르게 되며, 압력의 차이에 의하여 공기가 부메랑을 위로 밀치는 양력이 나타나게 됩니다.

또한 부메랑은 날아갈때 윗면과 아랫면이 받는 힘이 서로 반대가 됩니다.

윗면은 회전방향과 이동방향이 같으나 아랫면은 서로 다르며, 이로 인해 서로 받는 힘이 달라져서 균형이 깨지고 진행방향을 바꾸게 하는 세차운동이 작용하게 됩니다.

이러한 양력과 세차운동의 작용으로 부메랑을 던지면 큰 원을 그리며 다시 제자리로 돌아오게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

부메랑은 위쪽이 둥그렇고 바닥이 편평한 구조이기 때문에 양력이 발생하여 날아오르는 힘이 생깁니다.

또한, v자 형태로 생겨서 세차운동이 일어나게되어 되돌아오게됩니다.

감사합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김석진 과학전문가입니다.

부메랑은 윗면은 볼록한 형태, 아랫면은 평평 납작한 형체로 제작됩니다. 이 특성이 유지되어야 다시 돌아오는 부메랑이 될 수 있습니다. 여기에 과학적 원리가 숨어있습니다.

윗면은 바람이 빠르게 지나가서 대기압이 낮고, 아랫면은 바람이 느리게 지나 대기압이 높아 압력차이가 발생하게 됩니다. 이로 인해 밑에서 위로 밀어올리는 양력이 발생합니다.

또한 부메랑이 날아가는 모습을 보면 위의 날개는 날아가는 진행 방향과 같으므로 빠른 회전이 발생하지만 아래의 날개는 반대로 되어 있어 공기저항을 더 많이 받으며 느린 회전이 발생합니다.

이러한 여려 현상들의 발생으로 인해 한 부메랑 안에서도 양력차이가 발생합니다. 양력차이의 발생으로 인해 던진 방향을 통해 운동하던 부메랑의 균형이 깨지게 됩니다. 그러면서 기울어지게 되는데 이러한 기울임의 반복으로 인해 날아가던 방향이 바뀌며 원래 있던 자리로 되돌아 올 수 있게 되는 것입니다.

비슷한 예시로 몸을 기울여 코너를 도는 오토바이의 자이로스코트효과와 유사하다 할 수 있습니다.

Answer 4

부메랑이 돌아오는 이유는 마그누스 효과에 의해서 가능합니다.

마그누스 효과는 유체 - 이 경우, 공기에서 회전하는 물체에서 나타나는 현상입니다.

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

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