부메랑을 던졌을 때 다시 되돌아오는 원리가 알고 싶어요.

Question

어린 시절 부메랑을 던지면서 많이 놀았는데 부메랑을 던지면 다시 원래대로 되돌아 오잖아요 이렇게 부메랑을 던졌을 때 다시 되돌아 오는 원리가 알고 싶어요

럭스마가린 · Accepted Answer

안녕하세요. 원형석 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. ​ 2. 벌어진 쪽을 앞으로 해서 한쪽 끝을 잡아 손목을 비틀면서 던지면 회전하면서 처음에는 보통 30 m 정도까지 똑바로 날아간다. ​3. 그러다가 손목을 비틀면서 낫 모양의 부메랑을 던진 효과가 나타나서 옆으로 회전하여 날아가는 방향이 바뀐다.​4. 회전을 하므로 양력이 계속 작용하여 부메랑이 상승한다. ​5. 그러다가 부메랑의 회전력이 약해지면서 상승을 멈추고, 잘 조절된 부매랑은 지름 50 m 정도의 원을 그리면서 던진 사람에게 되돌아온다.날개 구조 때문이다.부메랑의 날개는 윗면이 약간 둥글고 아래면이 편평해야한다(그림1).이렇게 해야 비행기가 뜨는 원리와 마찬 가지로 날개위쪽으로 양력(뜨게하는 힘)이 생긴다.양력은 공기 흐름의 속도가 날개 위와 아래가 다르기 때문에 생긴다.만약 부메랑을 진공 상태에서 던진다면 돌아오지도 않고 포물선을 그리며 떨어질 것이다.양력은 부메랑이 나는 동안 계속 영향을 미친다.​ 다시 돌아오는 이유 날개가 바나나 모양인 V자형의 부메랑을 생각해 보자.수직으로 던져진 부메랑은 회전하는 동안위팔(부메랑이 날 때 위쪽 날개를 말함)과 아래팔이 공기저항을 받는 정도가 다르다. 위팔에서는 회전 방향과 부메랑의 전진 방향이 같아서 빨리 회전하고,아래팔에서는 반대라서 느리게 회전한다. 빨리 회전하는 위팔에서는 공기저항을 받기 때문에 빨랐던 속력이 점점 느려진다.즉 수직 회전하던 부메랑의 균형이 깨지면서 옆으로 눕기 시작한다.팽이가 꼿꼿이 서서 돌다가 수평에 가깝게 누워서 계속 회전하는 것을 본 적이 있을 것이다.이와 같은 세차운동이 부메랑에서도 일어난다(그림2). 수직으로던져졌던 부메랑이 기울면서 수평 회전을 하다가 더 기울면전진하던 방향을 바꾸어 원래의 던져진 쪽으로 되돌아온다.즉 부메랑이 던진 곳으로 되돌아 오는 이유는부메랑을 관통하는 수평회전축이 팽이축처럼 회전하기 때문이다.     부메랑은 호주 원주민의 이름 루메랑은 집안에서 날리는 부메랑으로, room과 boomerang의 합성어다.부메랑이라는 이름은 오스트레일리아의 한 원주민 부족이 자신들의 이름을 따서 붙인 것이다. 이 원주민들은 약 1만년 전부터 사냥과 전쟁에서 부메랑을 사용해 왔다.이때 사용한 부메랑은 우리가 알고 있는 부메랑과 다르다. 이것은 던진 곳으로 다시 돌아오지 않는다.또 보통의 막대기보다 훨씬 멀리 날아간다. 부메랑 중에는 다시 돌아오지 않는 것이 더 많이 사용된다.제자리로 돌아오는 부메랑은 사냥용에 비해 작고 가벼워서 보통 놀이용으로 쓰였다.부메랑이 돌아오는 것인지 아닌지를 모양만 보고 알 수는 없다.던져 봐야 확실히 알 수 있다.또 돌아오는 부메랑도 올바로 던지지 않으면 돌아오지 않는다. 부메랑을 던져 가장 멀리 갔다 되돌아 온 기록은 1981년 부메랑대회에서 브웰이란 사람이 세웠다.그가 던진 부메랑은 1백 11m를 날아갔다 되돌아 왔다.보통의 부메랑은 바나나 모양을 하고 있지만 T, V, X, S, H 등의 모양을 갖춘 부메랑도 있다.모양은 다르지만 이것들도 제자리로 돌아온다.두 개의 나무자를 직각을 이루게 고정시켜도 부메랑이 되며, 여러 대칭 모양으로 만들 수도 있다.(그림) 부메랑을 던지면 대략 1백 Km/시의 속도로 날아가고 1초당 약 1회의 비율로 회전한다.던지는 사람에게 되돌아오는 부메랑은 최고 길이 76cm, 무게 2백 40g이다. 사냥용 부메랑은 대체로 그보다 길고 무겁다.부메랑은 보통 오른손으로 던지도록 만들어진다. 왼손잡이용 부메랑은 따로 있다. 오른손잡이용과 전체의 모양이 거울면 대칭이 되도록 만들면 된다.오른손잡이용 부메랑은 던졌을 때 오목한 부분에서 보면 반시게 방향으로 회전한다.왼손잡이용은 그 반대다. 부메랑을 던지면 8자나 S자 모양을 그리며 돌아오지만달팽이와 같은 나선형을 그릴 때도 있다.이것은 부메랑의 날개가 진행면에 대해 얼마나 꺾여 있는가에 따라 다르다.많이 꺾여 있을수록 나선형을 그리기 쉽다. 부메랑을 만들 때 양력을 높이기 위해 날개를 지나치게 부풀리면 공기저항이 커져서 잘 날지 않는다.또한 위쪽으로 너무 젖히면 나는 방향이 불안정해 잘 되돌아 오지 않는다.부메랑을 멀리 돌게 하려면 재질을 무거운 것으로 써야 한다.또한 날개를 바깥쪽으로 갈수록 무겁게 하고, 날개를 진행면에 대해 조금만 꺽을 때 멀리 난다.하나의 부메랑은 모양이 변하지 않는 이상 던졌을 때의 비행 궤도가 정해져 있다.세게 던진다고 멀리 비행하는 것은 아니다.

아테나 · Answer

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.부메랑 단면은 비행기날개와 흡사하다. 양력(揚力 : 뜨는 힘 : 둥근쪽 위로 양력이 작용함)이 작용하여 먼 거리를  오래 날아가면서 지면에 낙하하지 것이 바로 이 때문이다. .

작은말벌290 · Answer

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.부메랑은 공기 저항과 회전 운동 원리를 이용하여 다시 손으로 돌아오는 것입니다. 부메랑은 던지면서 회전운동을 시키는데, 이 때 부메랑의 한쪽 날개는 공기 저항이 작아지도록, 반대쪽 날개는 공기 저항이 커지도록 만들어져 있습니다. 이러한 날개의 구조로 인해 부메랑은 공기 저항과 회전 운동 원리가 작용하여 일정한 각도로 비행하면서 회전합니다.

똑똑한저어새12 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.부메랑은 둥근 윗면이 반대편보다 공기의 흐름이 빨라 압력의 차이에 의해 날개의 위쪽으로 양력이 생깁니다 수직으로 던진 부메랑은 회전하면서 두 날개에 작용하는 양력의 크기가 다르기 때문에 세차운동이 일어납니다 이에 따라 부메랑은 연속적으로 진행 방향이 변화하여 큰 원을 그리며 던진 지점으로 돌아옵니다

느긋한칼새269 · Answer

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.부메랑의 윗면은 회전방향과 이동방향이 같으나 아랫면은 서로 다르며, 이로 인해 서로 받는 힘이 달라져서 균형이 깨지고 진행방향을 바꾸게 하는 세차운동이 작용합니다. 이렇게 양력과 세차운동의 작용으로  부메랑이 투척된 후 큰 원을 그리며 다시 제자리로 돌아오게 되는 것입니다.

물리

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부메랑을 던졌을 때 다시 되돌아오는 원리가 알고 싶어요.