Je leest:

Een stok zo trouw als een hond

Een stok zo trouw als een hond

Hoe een boemerang terugvliegt

Auteur: | 26 november 2010

Oorspronkelijk gebruikten de Aboriginals het als hulpmiddel bij de jacht, maar tegenwoordig is het beter bekend als vrijetijdsbesteding: de boemerang. Zijn simpele uiterlijk is verraderlijk, want het is een bijzonder stokje. Wat maakt nu precies dat hij weer terugkeert naar de plek waarvandaan hij gegooid is?

Boemerangs zijn afkomstig van de Australische Aboriginals. Zij hebben ze in twee verschillende soorten. De eerste soort, die niet in staat is om terug te keren, gebruiken de Aboriginals om mee te jagen. De andere soort boemerang kan wel terugkeren en wordt gebruikt om mee te spelen.

Vorm is cruciaal

De terugkerende soort is tegenwoordig over de hele wereld te verkrijgen, in allerlei soorten en maten. Toch bestaat de boemerang altijd uit twee of meer armen, die in hetzelfde vlak liggen. Hoe een boemerang er in zijn geheel uitziet is voor de terugkerende eigenschap minder belangrijk.

Zo kan de hoek van een tweearmige boemerang vrijwel alle waarden aannemen. Ook zijn er veel verschillende vormen mogelijk, bijvoorbeeld boemerangs in de vorm van de hoofdletters C, V, X, Y en Z.

Het belangrijkst aan de vorm van de boemerang is de manier waarop hij gebold is. In de afbeelding hieronder is te zien hoe een terugkerende boemerang eruit ziet als je hem doormidden zou snijden. Je kunt op deze afbeelding goed zien dat de ene kant boller is dan de andere kant.

Hoe een vliegtuig vliegt

Wanneer een vliegtuig door de lucht beweegt, stroomt de lucht langs de rand van de vleugel en volgt de gekromde bovenkant. De luchtdeeltjes willen echter graag rechtdoor, waardoor ze geneigd zijn om zich van de gekromde vorm af te keren. Het gevolg is dat er een verlaagde luchtdruk boven de vleugel ontstaat. Aan de onderkant van de vleugel worden de luchtdeeltjes -doordat ze een rechte lijn willen volgen- tegen de vleugel aangeduwd. De deeltjes buigen vervolgens naar beneden af, waardoor de luchtdruk onder de vleugels toeneemt. Zo ontstaat er een drukverschil tussen beide kanten van de vleugel: aan de onderkant een hoge druk en aan de bovenkant een lage druk. En aangezien luchtdeeltjes graag van de hoge druk naar lage druk bewegen, duwen ze daarbij de vliegtuigvleugel omhoog.

Door deze asymmetrische vorm lijken de armen van de boemerang op de vleugels van vliegtuigen. Hierdoor ontstaat ook een drukverschil tussen de boven- en onderkant van de arm, net als bij een vliegtuigvleugel.

Er zijn echter een paar belangrijke verschillen met een vliegtuig. Ten eerste houd je de boemerang verticaal en niet horizontaal wanneer je hem gooit. Hierdoor ontstaat er geen lift naar boven, maar naar opzij (alsof je een vliegtuigvleugel op z’n kant houdt). Daarnaast gooi je hem zo dat hij begint te draaien. De bovenste arm draait hierbij in de werp-richting en de onderste arm juist naar de werper toe, tegen de richting in. Hierdoor gaat de bovenste arm extra snel en de onderste arm juist minder hard. En dat beïnvloedt weer hoeveel de vleugel naar opzij gedrukt wordt (door de bolling). Hoe sneller hij door de lucht gaat, hoe sterker de vleugel naar opzij geduwd wordt. In dit geval geval gaat de bovenste arm sneller en dus wordt die meer weggeduwd dan de onderste. Maar wat hebben we hieraan?

De grote pijl geeft aan in welke richting de boemerang is gegooid. De armen draaien daarbij tegen de klok in (zie cirkel-pijl), als spaken in een wiel. De bolling op de armen is aangegeven met een donkerblauwe kleur. Die bolling zorgt ervoor dat de armen opzij geduwd worden. Dat zie je aan de twee pijltjes: de bovenste arm wordt meer geduwd dan de onderste.

Snel draaiende beweging

Als er niet nog iets anders aan de hand was, zou het ‘duwen’ tegen de armen ervoor zorgen dat de boemerang omkantelt. Ga maar na: de bovenste arm wordt hard naar links geduwd en de onderste arm maar heel zachtjes. Het al draaiend weggooien heeft echter nóg een belangrijke uitwerking.

Om dat uit te leggen, beginnen we met een tol. Als je die gewoon op de grond neerzet, valt hij om. De zwaartekracht trekt de tol naar zich toe. Maar geef je de tol een harde draai, dan blijft hij rechtop staan. Natuurlijk trekt de zwaartekracht nu nog steeds, maar omdat de tol draait, heeft het een ander effect.

Het punt op de tol waar de zwaartekracht op werkt, draait namelijk snel ‘voorbij’. Voordat de tol de kans krijgt om om te vallen, is hij al een stuk verder rond zijn as gedraaid. Het punt waar de kracht (nog steeds) op werkt, zit nu dus aan de andere kant, waardoor hij naar de andere kant begint te vallen. En dit gaat voor elk punt op de tol zo door. Door dit tegenwerkend effect zal de tol niet omvallen, maar blijven ronddraaien.

Een tol, maar dan anders

Onderstaand filmpje laat het principe nog eens zien. Zolang het wiel stilstaat, zou het door de zwaartekracht gewoon omvallen. Maar geef je het wiel een draai, dan blijft het netjes overeind.

Dit effect heet precessie en speelt ook bij de boemerang. Het punt op de arm waarop de zijwaartse kracht werkt, draait al verder voordat het zijn werk kan doen. Het resultaat is dat de boemerang niet omkantelt, maar verder draait, alleen wel met een bocht naar links. De precessie zorgt er dus voor dat de boemerang niet door de luchtdruk wordt omgeduwd, maar met een cirkelvormige beweging terugkeert.

Juiste manier van gooien

Hoewel een boemerang door zijn vorm de mogelijkheid heeft om terug te keren, moet je hem wel op de juiste manier weggooien. Hieronder zie je een filmpje waarin dit wordt uitgelegd (Engelstalig).

Allereerst moet je de boemerang vasthouden aan één van zijn uiteinden, met de ‘punt’ naar je toe en de bolle kanten aan de kant die je kunt zien. Je houdt hem niet helemaal verticaal, maar met de bovenkant ietsje gedraaid naar rechts. Vervolgens gooi je de boemerang op ooghoogte naar voren (richt op een boomtop in de verte) en dan op zo’n manier dat hij gaat ronddraaien. Dit doe je door vooral je pols te bewegen, net als bij het slaan met een zweep. Hierdoor krijgt de boemerang zowel een voorwaartse als een draaiende beweging mee. En zoals je nu weet, zorgen die (in combinatie met de vorm) ervoor dat hij al snel weer als een trouwe hond terugkeert naar z’n baasje.

Lees meer over precessie op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/precessie/precessiebeweging/index.atom?m=of", “max”=>"6", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 26 november 2010
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.