Boomerang dan cara kerjanya

Bumerang adalah senjata khas suku Aborigin di Australia yang kalau dilempar bisa kembali lagi. Gerakan bumerang adalah kombinasi translasi dan rotasi mirip dengan bilah helikopter.


boomerang bekerja dengan dua prinsip, yaitu :

1. Hukum bernaulli, bahwa (untuk ketinggian yang sama pada fluida yang sama >>> makin cepat laju fluida maka makin kecil tekanannya)

2. Hukum gerak ke-3 newton yang diadaptasi untuk rotasi, torsi reaksi = – torsi aksi
desain boomerang dibuat sedemikian rupa sehingga ketika bergerak di udara, boomerang membelokkan aliran udara ke atas (kecepatan aliran makin cepat (*1)), dengan begitu menciptakan “efek gaya angkat kapal terbang”, yakni sesuai prinsip bernaulli, karena aliran udara di atas boomerang lebih cepat dari aliran udara di bawah boomerang, maka perbedaan tekanan ini menghasilkan gaya angkat. Dengan begitu boomerang bertahan lebih lama di udara.
(*1) hukum kekekalan momentum linear

penjelasan:

ketika boomerang berotasi, karena bentuk boomerang yang mirip sirip kipas angin, maka terjadi perbedaan tekanan udara antara sisi +z dan sisi -z (lihat gambar), namun karena asumsi tidak ada angin kencang, maka kecepatan relatif ‘sirip yang sedang di atas’ lebih besar dari ‘sirip yang sedang di bawah’, dan menyebabkan perbedaan tekanan yang lebih besar, sehingga akan muncul “gaya angkat” netto (dalam arah +z) pada ‘sirip yang sedang di atas’. (sebetulnya pada kedua sirip, tetapi gaya pada sirip atas > gaya pada sirip bawah).
Gaya ini memutar boomerang ke arah y-z, maka selisih kecepatan sudut boomerang (secara parsial) ialah ke arah -z (lihat gambar 2).
Hukum newton ke-3 versi rotasi : Torsi reaksi = – torsi aksi
maka akan muncul torsi reaksi (yang searah dengan -(selisih kecepatan sudut)), yakni memutar/membelokkan boomerang ke arah z-x
demikian seterusnya sehingga gerak boomerang ialah melingkar (kombinasi kecepatan akibat gaya lemparan + akibat torsi reaksi).