부메랑의 과학 원리가 궁금합니다.
부메랑을 던지면 회전하면서 다시 저를 향해 돌아 오더라고요.
왜 부메랑은 앞으로 던지는데 많은 회전과 함께 다시 던진 쪽을 방향으로 다시 돌아오나요?
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 물체의 속도에 수직인 방향으로 힘이 생기게 되고,
따라서 물체의 운동에 영향을 주게 됩니다.
안녕하세요.
부메랑의 돌아오는 원리는 두 가지로 단순화시킬 수 있습니다. 기압의 이동과 자이로스코프의 운동입니다.
부메랑을 던질 때 부메랑은 두 개 이상의 날개로 공기를 가르며 매우 빠른 속도로 회전해 나갑니다. 이때 자이로스코프의 세차운동이라 불리는 제일 중요한 운동을 하게됩니다. 즉 어떤 물체가 돌게되면 그 도는 물체의 반대방향으로 돌게 하는 짝힘이 생긴다는 것입니다. 이러한 것을 세차운동이라고 합니다.
팽이를 돌리다 보면 매우 특이한 현상을 볼 수 있습니다. 처음에 팽이가 돌 때는 중심축이 수직으로 고정되어 회전을 합니다. 이제 어떤 중요한 힘이 팽이를 휘청거리면서도 돌아가게 한다고 합시다. 팽이는 묘하게도 쓰러질 듯 쓰러질 듯 하면서도 계속 돌아갑니다. 이는 회전체의 중심축이 계속적으로 변하기 때문입니다. 자전거의 핸들을 왼쪽으로 틀면 자전거 전체는 왼쪽으로 회전하게 되는 현상과 같습니다.
자이로스코프의 운동을 부메랑에 적용해 보죠. 부메랑의 날개에서 기압의 이동이 이뤄지고 회전중심축은 변화하려는 경향이 있습니다. 이 때 정상적으로 던져진 부메랑이라면 직진하려고 하는 힘 대신 왼쪽으로 휘어질려고 하는 힘(양력) 때문에 좌회전을 하기 시작합니다. 자전거를 탄 채 앞으로 가다 손을 놓고 몸을 왼쪽으로 기울이면 자전거가 왼쪽으로 회전하는 것과 똑같습니다. 결과적으로 부메랑은 추진력이 제로인 속도가 될 때까지 긴 괘적을 그리며 던진곳의 근처까지 와서 부드럽게 떨어집니다.
그리고 부메랑은 오스트레일리아 원주민들이 새나 작은 짐승의 사냥, 전투 ·놀이 등에 사용하던 도구였다고 합니다.