Pourquoi et comment un boomerang revient 'il?

Le vol d'un boomerang, d'un bâton de jet ou de n'importe objet lancé, dont la rotation est dans un plan, est régit par les forces suivantes:

- La force de translation du lanceur imprimé au bâton de jet lors du lancé.

Vue du profil d'un boomerang: les filets d'air qui passent en dessous du boomerang parcourent moins de chemin que ceux passant au dessus.

- La force imprimé dans le plan de l'objet et perpendiculairemnt aux extremités du bâton et qui va le mettre en rotation

- Son poids dirigé vers le sol

- La poussée aerodynamique provoqué par la resistance de l'air à l'avancement des pales du boomerang ou du bâton de jet et dû également au vent contraire naturel variable. Cette force de poussée à pour origine une différence de pression entre les filets d'air qui passent au dessus du profil le plus bombé (extrados) et qui parcourant plus de chemin,  ont une vitesse supérieure, et les filets d'air passant sous le boomerang(intrados) plus lent.
La pression étant inversement proportionelle à la vitesse de l'air le long d'une surface, une dépression se crée coté extrados et le boomerang est poussé vers le haut.

- La précession gyroscopique qui est une force de reaction qui se produit lorsque la poussée aerodynamique va s'appliquer sur une des faces du plan d'un objet en rotation.
En fait ce qu'il faut retenir sans entrer dans les détails et se passer de formules mathematiques c'est que dés que la rotation et la poussée aerodynamique vont être suffisante cet effet de précession gyroscopique va bascule le plan de rotation autour de la direction d'avancement du boomerang dans une direction opposé à la poussée.
Par exemple dans le cas d'un lancer de droitier l'effet de precession gyroscopique va basculer le plan du boomerang vers la droite ou dans le sens des aiguilles d'une montre.

Basculement du plan d'un disque dans le sens des aiguilles d'une montre dû au phènomène de précession gyroscopique.

Le Vol d'un boomerang va se dérouler en quatre phases. Ces phases peuvent être courte ou longue en fonction du type de boomerang.Prenons un lancer de droitier(mais un lancer de gaucher est identique si ce n'est que les directions sont inversées):

- Une phase de lacher pendant laquelle le boomerang va être presque totalement régit par la force de translation et par son poids et va effectuer une portion de trajectoire droite vers le point de visée.

- Une deuxieme phase, critique de retour du boomerang pendant laquelle la reaction de l'air à l'avancement de l'air va augmenter proportionnellement à la vitesse de translation et rotation du boomerang. Cette force va pousser le boomerang du coté de l'extrados (coté plat du boomerang) et s'opposer au poids de l'objet.
Soit le poids est prédominant et le bâton de jet va continuer tout droit ce qui est le cas pour bon nombre de bâton de chasse plus lourd que les boomerangs, soit la poussée va gagner et incurver la trajectoire vers la gauche.
Selon comment à été incliné boomerang au départ du vol celui ci gagnera également en hauteur.
(Un boomerang lancé à plan montera presque uniquement en hauteur, alors qu'un boomerang lancé trés vertical passera bas en général, pour un point de visée proche de l'horizontale evidemment).
Si  vous poussez votre boomerang vers la gauche et incurver la trajectoire progressivement vous finissez par refermer une boucle jusqu'a ce que la trajectoire du boomerang s'oriente vers le lanceur lors du retour. Le "virage" est d'autant plus importante que le boomerang tourne vite sur lui même et que la poussée est importante .
Dans cette phase la force de translation et de rotation de départ contribue encore fortement dans le vol du boomerang.

La troisième phase de retour passif qui va voir la deviation à gauche de la trajectoire diminuer et le boomerang revenir droit vers le lanceur.
En effet,durant le vol dés que la force de translation commence à diminuer la reaction à la poussée va se dévelloper proportionnelemnt à la force de poussée maintenant prédominante et la précession gyroscopique va commencer à faire basculer le plan du boomerang dans le sens des aiguilles d'une montre. Ce basculement explique la tendance de mise à plat au retour du boomerang ou le basculement à droite en fin de vol d'un bâton de chasse.Comme le boomerang à tendance à se mettre à plat il est moins poussée sur sa gauche (maintenant sur la droite du lanceur puisque il revient!) et déroule sa trajectoire en ligne droite vers le lanceur.
De plus la mise à plat du plan de rotation permet à la poussée de compenser progressivement la perte de hauteur dû à la diminution progressive de vitesse du boomerang.En effet plus un boomerang est à plat, plus la poussée se fait vers le haut, donc si la precession ne faisait pas du tout basculer le plan du boomerang celui ci resterais trop vertical et aprés perte de vitesse tomberais au sol.

Lors d'un quatrieme phase le boomerang peut se mettre en autorotation, c'est a dire qu'il n'a plus de force de translation et son plan à basculer à l'horizontale, mais la force de rotation est suffisante pour s'opposer à son poids(comme un helicoptère en vol stationnaire). cet effet est particulierement  present sur certains boomerangs de sport moderne(boomerang de rattrapage accrobatique et MTA par exemple), mais elle peut s'observer tout aussi légerement sur des fins de certains vol de bâton de chasse.

Bien sûr selon le type de bâton de jet ou boomerang ces phases de vol peuvent être rallongé ou raccourci et les différentes forces prédominantes mais si le vol est assez long elle se produiront.Par exemple dans le cas d'un bâton de chasse la première phase compose la majeure partie de la trajectoire puisque le poids est prédominant,les autres phases trés courtes en fin de trajectoire(mais elle existent bel et bien!)
Autre exemple, dans le cas d'un boomerang de sport de vitesse la translation est la poussée sont si puissantes en rapport au poids de l'objets que le virage est extremement rapide, la premiere phase courte la deuxieme compose presque toute la trajectoire, la troisieme faible en fin de vol puisque le boomerang revient souvent vertical et la quatrieme l'autorotation n'a lieu souvent que si le lanceur rate son rattrapage et donc rarement observé.


De la même façon  de nombreux facteurs de reglages peuvent affecter le vol des boomerangs en accentuant telle ou tel force clés durant le vol, rallongant ou raccoussissant des phases de vol et faisant donc varier à l'infini les trajectoires.Le plus important étant de saisir au cas par cas qu'elle sont les forces prédominantes pour tel et tel bâton de jet et donc quels sont les facteurs de réglages et de construction importants et ceux qui le sont moins(et suivant le type de boomerang ils peuvent être trés différents!).

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