GÉNÉRALITÉS

Cette partie s'apparente à un lexique. Nous définirons dans un premier temps des notions scientifiques puis dans un second temps les termes généraux du profil d'un boomerang. Ils seront utiles pour comprendre le vol si particulier du boomerang développé dans les parties suivantes.


- NOTIONS SCIENTIFIQUES -


> La mécanique des fluides : C'est l'étude des fluides, les gaz ou les liquides. Elle est composée de la dynamique et de la statique des fluides. Nous nous intéresserons ici uniquement à la dynamique (= au mouvement) de l'air : L'aérodynamisme.

Ce principe obéit à l'équation de Bernouilli : P + pgz + 1/2 * pv² = Cte    ( avec P = pression = F/S  (F = force et S=surface)                    p = masse volumique   g = constante gravitationnelle    z = altitude    v = vitesse )

La vitesse de l'objet (du boomerang) sera égale à la vitesse de l'air mais de direction opposée.

> La portance : Elle est présente grâce au phénomène d'aérodynamisme et est essentielle au vol du boomerang. Lorsque la pale du boomerang entre en contact avec l'air, celle-ci a deux solutions : "passer par-dessus ou passer par-dessous". La distance étant plus grande au-dessus, l'air devra se déplacer plus vite pour rejoindre l'autre bout sans créer de vide. La pression sera donc plus faible, c'est une zone de dépression. Cela crée un phénomène d'aspiration vers le haut qui permet au boomerang de s'élever. De plus, l'air se déplacera moins rapidement sous la pale, les couches d'air vont se comprimer et créer une surpression. L'air va "porter" le boomerang et permettre de le maintenir en l'air. L'accumulation de ses deux phénomènes s'appelle la portance, c'est une force verticale dirigée vers le haut qui permet de contrer le poids (force qui attire un objet vers la Terre). Autrement dit, sans la portance, le boomerang retomberait au sol immédiatement, c'est ce qui explique le phénomène de décrochage. La portance dépend donc de trois facteurs : le profil du boomerang, la vitesse de l'objet et l'angle d'incidence (angle d'inclinaison imposé lors du lancer).

> La traînée : C'est la force qui ralentit le boomerang, elle agit comme un frein. Elle est créée par les frottements de l'air. La traînée est perpendiculaire à la portance et opposée au sens de déplacement des pales du boomerang.

> La poussée : La poussée est l'ensemble des forces aérodynamiques qui s'appliquent sur le boomerang : La portance et la traînée. C'est la résultante de ces deux forces. La poussée maximale est appelée le rendement maximal. La sommes des poussées se situent "en haut" du plan de rotation du boomerang.

> Le décrochage :  C'est l'origine de la chute du boomerang. Le phénomène de décrochage est dû à une baisse ou à une disparition de la portance. Le Poids prend alors le dessus et ramène le boomerang au sol (généralement violemment). Le décrochage est la conséquence d'un mauvais angle d'incidence.

> Inertie : Le boomerang garde l'énergie imprimée par le lancer et entraine le boomerang jusqu'à la fin de son vol : c'est l'inertie. Elle dépend principalement de la masse du boomerang. L'énergie est tout de même dissipée progressivement pendant le vol par la force de traînée.

> Gyroscope : objet en rotation autour d'un axe ( par exemple : une toupie, une roue de vélo...)

> Stabilité gyroscopique : C'est une des principales caractéristiques du boomerang : tourner autour de son centre de gravité. Cette force est responsable de l'arrivée horizontale, "à plat", du boomerang. Elle dépend de trois facteurs : la quantité de masse en rotation, la répartition de la masse par rapport à l'axe de rotation et la vitesse de rotation. Tout au long du vol, le boomerang perd de la vitesse par frottements et donc perd de la stabilité. Le boomerang "arrive" donc à plat, car la masse se répartit de façon équilibrée par rapport à l'axe de pesanteur et non plus par rapport à son axe de rotation.

> Précession gyroscopique : C'est la force responsable du retour mythique du boomerang. Elle agit sur le plan de rotation du boomerang. Elle se trouve "90° en avant" du plan de sollicitation. Au début du vol, les forces qui s'appliquent sur le boomerang ne sont pas symétriques. Le système cherche donc à équilibrer les forces qui agissent sur lui, à faire en sorte que les forces se compensent. Le boomerang change donc de plan tout au long de son vol et lui obtient une trajectoire elliptique et donc, qui revient !

> Mouvement de rotation : C'est le mouvement que décrit le boomerang lorsqu'il tourne sur lui-même. Avec seulement ce mouvement, le boomerang ne change pas de place, il tourne simplement autour de l'axe passant par son centre de gravité.

> Mouvement de translation :
C'est le mouvement que décrit le boomerang lorsqu'il tourne autour d'un point : sa trajectoire elliptique. Le boomerang avance.

- PROFIL GÉNÉRAL DU BOOMERANG -


> Centre de gravité : C'est le centre de la masse du boomerang. Il est le point d'application de la force de pesanteur. Pendant le vol, le centre de gravité dessine la trajectoire du boomerang : une courbe elliptique assez régulière. C'est en tournant autour de son centre de gravité que le boomerang acquiert son indispensable stabilité gyroscopique.

> Bord d'attaque : Le bord d'attaque d'une pale d'un boomerang est le bord le plus épais et arrondi. C'est le bord qui "fend" l'air.

> Bord de fuite : Le bord de fuite d'une pale d'un boomerang est le bord le plus fin, affuté.

Remarque : Entre un boomerang de droitier et un de gaucher, la différence concerne le profil des pales :Les bords d'attaque et de fuite seront inversés sur chacune des pales.

> Coude : Le coude est indispensable pour créer la stabilité des boomerangs bipales. Il joue le rôle d'une troisième pale. Sans ce coude, un boomerang ne serait nul autre qu'un simple bout de bois !

> Extrados : L'extrados est la face bombée du boomerang. C'est le "dessus" du boomerang.

> Intrados : L'intrados est la face plane (ou parfois concave) du boomerang. C'est le "dessous" du boomerang.