Ein Bumerang fliegt, weil seine “Arme” wie Tragflächen eines Flugzeugs sind. Damit erzeugt er einen Auftrieb. Seine kreisförmige Bahn kommt von seiner Rotation, die auf seinen beiden Flügelenden unterschiedlich starken Auftrieb verursacht. Gemeinsam mit stabilisierenden Kreiselkräften entsteht eine Kurve.
1) Statischer Auftrieb. Hier ist alles in Ruhe. Etwas bläht sich auf. Etwas wird mit heißer Luft erfüllt. Etwas hebt ab. In aller Ruhe. Es ist genau das Prinzip, mit dem das Schiff schwimmt. Es hat eine bauchige, voluminöse Form, der Oberteil befindet sich in einem Gebiet mit niedrigerem Wasserdruck als der Unterteil, der sich in einem Gebiet mit höherem Wasserdruck befindet. Unten drückt es also mehr auf das Schiff, und es wird nach oben getragen. Mit einer Kraft, die statischer Auftrieb genannt wird. Es geht nach oben, wenn dieser Auftrieb größer als die Gewichtskraft – das Gewicht ist. Auch beim Heißluftballon ist das der Fall. Hier findet das Ganze in der Luft statt, es braucht einen sehr großen Unterschied zwischen Oben und Unten, damit das Unten mehr auf den Ballon drückt. Der Heißluftballon kennt aber noch einen zweiten Trick – er macht sich leicht, er erfüllt sich mit heißer Luft, die ausgedehnter ist, und daher wenige Gewicht pro Kubikmeter hat. Somit braucht der Auftrieb nicht allzu groß werden, weil das Gewicht des Ballons zusätzlich klein gehalten wird.
2) Dynamischer Auftrieb. Hier kann man aufsteigen, auch wenn man kein großes Volumen hat. Man braucht dazu aber Geschwindigkeit. Dann stellt man seine Flügel etwas an – sie werden durch die stoßenden Luftteilchen nach oben gedrückt. Wieder Auftrieb – der größer sein muss als das Gewicht des fliegenden Dings. Die Hummel, der man nachsagt, sie könne gar nicht fliegen, sie wüsste es nur nicht, nimmt hier noch Wirbel zu Hilfe, die den Auftrieb verstärken. Gut gebaute Flugzeuge nehmen noch das Profil der Tragflächen zu Hilfe, die einen zusätzlichen Sog erzeugen, weil sie an der Oberseite mehr gerundet sind als unten.
Genau solche Flügel hat nun ein Bumerang “im Kreis montiert”.
Durch die Drehung des Bumerangs bekommt immer der sich zur Flugrichtung bewegende Flügel einen höheren Auftrieb. Als Folge dieses asymmetrischen Auftriebseffekts neigt sich die Rotationsachse des Bumerangs kontinuierlich. Das führt zu einer Änderung der Flugrichtung, durch die im Idealfall eine kreisförmige Flugbahn bis zum Ausgangspunkt des Wurfes entsteht.
Warum der Bumerang im Detail zurückkehrt ist aber nur sinnvoll mathematisch – und das recht kompliziert – zu beantworten.
Es spielen jedenfalls nur die üblichen physikalischen Gesetze mit, keine Tricks.
Einen wichtigen Einfluss haben die folgenden Punkte, die einen Bumerang von einem normalen Holzstück unterscheiden:
Booomeransgs sind flach und so gebaut, dass sie stabil rotieren und nicht ins Trudeln geraten. Daher greifen hier die selben Gesetze wie beim Kreisel – und sind tatsächlich für einen Großteil der Rückkehreigenschaften verantwortlich. Die Arme des Bumerangs, egal wie viele es sind, sind wie Tragflächen gestaltet und erzeugen Auftrieb, das erklärt warum er überhaupt fliegt.
Die Auftriebswirkung der Arme ist unterschiedlich groß. Jener Arm, der sich gerade in Flugrichtung dreht, hat einen anderen Auftrieb wie jener, der sich im Verhältnis dazu zurückdreht. Auch beim Hubschrauber haben die Blätter einen unterschiedlichen Auftrieb, je nachdem welche sich gerade in Flugrichtung bewegen und welche gegen sie. Beim Hubschrauber ist das aber unerwünscht. Durch eine zyklische Blattverstellung wird der Effekt korrigiert, bei der die sich in Fahrtrichtung bewegenden Rotorblätter einen geringeren Anstellwinkel erhalten als die rückläufigen Rotorblätter.
Übrigens: nicht jeder Bumerang kehrt auch zurück: Der traditionelle Jagdbumerang kehrt nicht zum Werfer zurück: sein Vorteil besteht gerade darin, dass er weiter, geradliniger und damit auch zielsicherer fliegt als ein gerader Stock.
(Autor: Lothar Bodingbauer, mit Hilfe eines nicht mehr bekannten Studierenden, Foto: Jonn Leffmann, Wikimedia)
Super Artikel. Klasse, dass ihr damit Leute für den tollen Bumerang Sport begeistert. Mein Sohn und ich haben auch vor ein paar Jahren damit angefangen und sind jetzt so begeistert, dass wir eine eigene Webseite und einen Shop dazu aufgebaut haben. Schau gerne mal vorbei. In den Blogs verlinken wir auch einmal auf euch, weil ihr super beschreibt, warum ein Bumerang funktioniert: https://www.jfbumerang.de
Der Boomerang dreht sich im Kreis, durch denn Startwurf. Er fliegt nicht genau grade sondern eher im Kreis wie ein großer Bogen so in der Art wie ein Kreisel.