Boomerang

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Contexte

Un boomerang est un objet de forme aérodynamique conçu pour voler efficacement dans les airs lorsqu'il est lancé à la main. Le terme fait généralement référence à un objet conçu pour suivre une trajectoire de vol circulaire qui le renvoie au lanceur. (Certaines sources décrivent tous les « bâtons de lancer » aérodynamiques comme des boomerangs, les séparant en catégories « retour » et « non retour ».) Les conceptions traditionnelles sont en forme de V, mais les versions plus récentes peuvent avoir des formes irrégulières ou plus de deux bras.

Deux composants de conception donnent au boomerang la capacité de vol circulaire. L'un est la disposition des bras, et l'autre est la forme du profil aérodynamique qui permet aux bras de former des ailes. Pendant le vol, le boomerang tourne rapidement (environ 10 tours par seconde). Les profils d'aile créent le même effet de portance qui fait voler les avions. De plus, le mouvement de rotation crée une précession gyroscopique, qui entraîne le boomerang dans une trajectoire circulaire. Un effet similaire peut être observé avec une toupie :si l'axe de la toupie n'est pas tout à fait vertical, la partie supérieure du jouet se déplace en cercle autour de l'axe.

Pour un vol réussi, le boomerang doit également être lancé correctement. Il doit être tenu près de l'extrémité d'une aile avec la surface supérieure (courbe) face au corps du lanceur. Le boomerang doit être presque vertical, le lanceur tenant le bras le plus bas. Selon les conditions de vent et la conception du boomerang particulier, la partie supérieure peut être inclinée jusqu'à 30° vers l'extérieur. Après avoir tiré le bras vers l'arrière, le lanceur lance le boomerang avec un mouvement en pronation, un peu comme un lanceur lancerait une balle de baseball. Au moment du lâcher, le lanceur ajoute un claquement de poignet, comme s'il faisait claquer un fouet. L'angle de déclenchement doit être compris entre l'horizontale et 15° au-dessus. S'il y a de la brise, le boomerang doit être lancé entre 30° et 90° à droite du vent venant en sens inverse (ou à gauche pour un lanceur gaucher; les boomerangs droitiers et gauchers sont des images miroir de chacun autre).

Au fur et à mesure que le boomerang vole vers l'avant, il commence à se retourner lentement (dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour un droitier), volant finalement horizontalement avec son côté plat vers le bas. Lorsqu'il revient vers le lanceur, il est attrapé en toute sécurité à hauteur de poitrine, le piégeant entre les mains ouvertes à la manière d'un sandwich.

Les lanceurs récréatifs aiment simplement jouer à un jeu de catch en solitaire. Ceux qui s'intéressent à la compétition peuvent choisir parmi une variété d'épreuves, y compris la précision (revenir le plus près possible du point de lancement) et l'endurance (faire le plus de prises en cinq minutes). Le record international de distance parcourue avant de revenir au lanceur est de 780 pieds (238 m), dans un vol qui a duré près de 22 secondes. Le record du temps maximum en altitude (MTA) est de deux minutes 59,94 secondes; le record non officiel du MTA, qui a été observé mais non lancé dans une compétition sanctionnée, est un incroyable 17 minutes, six secondes.

Historique

Les boomerangs se sont développés comme un raffinement des bâtons de jet sculptés (kylies) qui étaient utilisés comme armes, principalement pour la chasse. Le plus ancien kylie trouvé à ce jour est formé à partir d'une défense de mammouth. Découvert en Pologne en 1987, son âge a été carbonaté à environ 20 300 ans. Cet outil légèrement incurvé de 2 pieds (60 cm) de long et 2 livres (0,9 kg) a probablement été lancé pour tuer des rennes. Il a été découvert qu'une réplique en plastique parcourait en moyenne 90 pieds (27 m) lorsqu'elle était lancée, bien que le lancer dans un vent contraire augmente sa portée à une moyenne de 123 pieds (38 m).

Les Kylies étaient utilisées par les hommes préhistoriques dans toutes les régions du monde. Généralement en bois, ils étaient en forme de banane; les deux faces de chaque bras ont été sculptées dans des surfaces aérodynamiques incurvées. Lorsqu'ils sont lancés, ils se déplacent parallèlement au sol sur des distances allant jusqu'à 650 pieds (200 m), tournant furieusement vers leur cible. Typiquement 3 pi (0,9 m) de long et pesant 5-10 lb (2,3-4,6 kg), ils étaient des outils de chasse efficaces.

Il existe des preuves que les boomerangs ont été développés dans plusieurs groupes culturels. Par exemple, un objet en forme de boomerang trouvé en Allemagne était en bois de frêne. Daté au carbone à un âge de 2 400 à 2 800 ans, il est suffisamment préservé pour permettre aux archéologues de reconstituer toute sa forme. La réplique a été lancée de la main gauche pour produire une trajectoire complète de boomerang; cependant, les profils d'aile étaient moins qu'optimaux, ce qui rendait difficile le lancer avec succès. Les preuves suggèrent que les boomerangs peuvent également avoir été développés en Égypte et en Inde.

Dans toutes les régions sauf en Australie, les chasseurs ont conçu des lances pour lancer et des arcs pour tirer des flèches, et ils ont cessé d'utiliser des kylies. Les aborigènes australiens continuèrent cependant à chasser avec des bâtons de jet. Expérimentant avec des conceptions, les habitants des parties est et sud de ce continent ont développé des boomerangs, qu'ils utilisaient principalement pour le sport. Lors des grands rassemblements tribaux, ils organisaient des compétitions basées sur des qualités telles que la précision du retour et la vitesse et la qualité du vol. Les boomerangs n'étaient pas lancés sur les animaux de proie, même s'ils étaient parfois lancés comme leurres pour attirer les oiseaux dans un filet.

Le plus ancien boomerang trouvé en Australie remonte à environ 14 000 ans. L'origine du mot est incertaine, bien qu'il puisse dériver du cri « boom-my-row » (« retour, bâton ») que les colonisateurs britanniques ont entendu crier les membres de la tribu de Dharuk lorsqu'ils ont lancé les instruments en 1788. La méthode traditionnelle de fabrication d'un boomerang était de sélectionner un morceau de bois incurvé de manière appropriée, généralement dans la section où le tronc de l'arbre rejoint une grosse racine, faisant un angle de 95-110°. Si nécessaire, l'angle entre les ailes était ajusté en chauffant le boomerang au-dessus d'un feu et en le pliant. Les profils aérodynamiques ont été sculptés dans le bois à la hache, lissés au silex et polis au sable. Des motifs peuvent être gravés dans les surfaces, soit pour la décoration, soit pour améliorer les caractéristiques de vol. Le bois a été scellé avec de l'huile de poisson ou de la peinture.

Les boomerangs sont restés une curiosité relativement obscure jusqu'en 1970 environ. Un atelier sur la fabrication et le lancement de boomerangs a été présenté par la Smithsonian Institution à Washington, DC. Cela a suscité un grand enthousiasme pour le sport et le Smithsonian a commencé à parrainer des tournois annuels sur le National Mall. Le premier tournoi de championnat international a eu lieu en 1981.

Matières premières

Une grande variété de matériaux peut être utilisée pour fabriquer un boomerang. Le bois reste l'un des plus populaires car il donne de bons résultats, est relativement peu coûteux et est facile à travailler. On préfère généralement le contreplaqué de bouleau finlandais ou baltique de qualité aéronautique, qui est stratifié à partir de couches de bois très minces. Une feuille de 0,2 po (5 mm) d'épaisseur aura entre cinq et 10 couches. Pour protéger le bois de l'humidité, il est généralement scellé avec un polyuréthane enrobage.

Parmi les matériaux synthétiques pouvant être utilisés pour les boomerangs figurent le polypropylène, le plastique acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), la fibre de verre, la fibre de carbone, les stratifiés lin-résine phénolique et la fibre para-aramide Kevlar. Les boomerangs jouets en mousse d'uréthane ou en carton peuvent être utilisés à l'intérieur.

Conception

Parce qu'une action de rotation appropriée est cruciale pour la performance d'un boomerang, certains concepts fondamentaux doivent être suivis pendant le processus de conception. Cependant, ces éléments de base laissent une grande place à la créativité, et les fabricants de boomerang expérimentent fréquemment des formes innovantes.

Lors de la création d'un nouveau motif, le concepteur marque un point au milieu d'une feuille de Un boomerang. papier solide. Ce premier repère désigne le centre de gravité du boomerang. Au fur et à mesure que le concepteur continue d'esquisser le boomerang, il doit veiller à équilibrer la forme autour du centre de gravité. L'autre considération importante est que les lignes médianes de chaque aile du boomerang doivent pointer généralement vers le centre de gravité (c'est-à-dire à moins de 10° dans les deux sens). Ainsi, le deuxième ensemble de repères que le concepteur fait sur le papier sont les lignes médianes des ailes. Dans les limites fixées par les repères, le concepteur peut ensuite esquisser un design basique ou fantaisiste comme il le souhaite.

Une fois le dessin complètement dessiné, le concepteur le découpe dans la feuille de papier. En accrochant successivement le motif à l'extrémité de chaque aile, le concepteur peut vérifier que le centre de gravité prévu a été correctement conservé. Ce sera vrai si la ligne médiane de chaque aile est suspendue à moins de 30° de la verticale.

Les concepteurs sérieux qui recherchent des méthodes plus précises peuvent utiliser des techniques plus sophistiquées, notamment des logiciels de conception assistée par ordinateur.

Le processus de fabrication

La description suivante se concentre sur la fabrication d'un boomerang en contreplaqué en forme de V. Les matériaux synthétiques sont travaillés de manière similaire, mais certains génèrent des poussières ou des fumées dangereuses lorsqu'ils sont coupés ou poncés. Dans ce cas, des masques anti-poussière et des vêtements de protection sont indispensables.

Formage

• 1 La planéité de la feuille de contreplaqué est vérifiée. S'il n'est pas complètement plat, il est orienté de manière à ce que le côté concave corresponde à la surface supérieure du boomerang. Cela augmente considérablement la force du boomerang et soulève légèrement les extrémités des ailes pour un meilleur aérodynamisme.
• 2 Le motif est placé sur le contreplaqué de manière à ce que le grain du bois traverse l'extrémité d'un bras du boomerang jusqu'à l'extrémité de l'autre bras. Le contour du motif est tracé sur le contreplaqué avec un crayon.
• 3 Une scie à chantourner, une scie sauteuse, une scie à chantourner, une scie à ruban ou une scie à chantourner sont utilisées pour découper la forme du boomerang dans le contreplaqué. Cette découpe de base s'appelle le flan.
• 4 Comme alternative à la découpe d'un flan monobloc, deux ailes séparées peuvent être découpées, permettant une section de chevauchement où elles seront jointes. À l'aide d'une défonceuse, la moitié de l'épaisseur de cette section de chevauchement est coupée de chaque aile. Les sections qui se chevauchent sont assemblées avec de la colle à bois et serrées ensemble jusqu'à ce que le joint durcisse.
• 5 Un contour est dessiné sur le dessus du flan pour montrer les zones à façonner pour les bords d'attaque et de fuite des ailes.
• 6 Les profils des ailes sont façonnés à la ponceuse à bande ou à la main avec une râpe ou un rabot. Le haut du bord d'attaque de chaque aile est abaissé à un angle de 45°, tandis que l'arrière de l'aile est incliné vers le bas pour laisser un bord de fuite de 0,04 à 0,08 po (1 à 2 mm) d'épaisseur. La face inférieure du bord d'attaque est légèrement rognée. Les extrémités des ailes sont formées jusqu'à la même épaisseur que le bord de fuite. Les différentes couches de contreplaqué servent de courbes de niveau qui aident le travailleur à obtenir des pentes uniformes.
• 7 Une section peu profonde peut également être découpée dans la surface inférieure de chaque aile. Par exemple, cela peut consister en une bande de 5 cm de long près de l'extrémité de l'aile et derrière le bord d'attaque.

Finition

• 8 A l'aide d'un papier de verre de plus en plus fin (grain 80-250), la surface du boomerang est soigneusement lissée avec une ponceuse orbitale ou à la main.
• 9 Après avoir pulvérisé la surface avec un scellant abrasif, fine laine d'acier est utilisé pour lisser davantage la surface. Une couche de peinture ou de teinture à bois est suivi d'une ou plusieurs couches de finition polyuréthane transparente.

Réglage

• 10 Le boomerang est lancé plusieurs fois pour tester ses capacités de vol. Plusieurs types de réglages peuvent être effectués pour régler le boomerang pour de meilleures performances. Par exemple, les profils des ailes peuvent être ajustés par un ponçage supplémentaire.
• 11 Une autre technique de réglage consiste à plier les ailes, en élevant leurs extrémités à environ 3 mm au-dessus du plan du sommet ; c'est ce qu'on appelle donner au boomerang un dièdre positif. Il peut être nécessaire de chauffer le boomerang pour le rendre suffisamment souple pour le pliage et pour rendre le réglage permanent. Cela peut être fait à la vapeur ou même dans un four à micro-ondes.
• 12 Tourner les ailes pour élever ou abaisser les bords d'attaque peut également affecter les performances du boomerang.
• 13 D'autres techniques de réglage incluent le perçage de trous dans les ailes, la découpe de fentes dans les bords d'attaque des ailes ou le perçage de trous peu profonds dans le dessous des ailes et l'insertion de plomb ou de laiton bouchons pour ajouter du poids.

Contrôle qualité

Tout au long du processus de fabrication, la qualité du boomerang est vérifiée périodiquement. Toute irrégularité dans le boomerang, telle que des côtés inégaux ou des bosses, nuira à la conception aérodynamique. Les boomerangs sont sanctionnés par des comités tels que la World Boomerang Association et la United States Boomerang Association (USBA). Ces groupes établissent les normes et les règles auxquelles toutes les compétitions de boomerang doivent adhérer, telles que la sécurité, les compétences et le timing.

Le futur

Les innovations Boomerang peuvent être développées dans deux domaines :les matériaux et le design. Au fur et à mesure que de nouveaux matériaux sont développés, solides, durables et légers, les fabricants de boomerangs essaieront de les utiliser individuellement ou en combinaison. Par exemple, le boomerang qui a volé pendant plus de 17 minutes était constitué d'une coque extérieure à deux couches de fibres de carbone et de Kevlar; la coque était remplie de résine époxy mélangée à des microballons phénoliques.

Deux innovations récentes suggèrent des façons dont les conceptions peuvent être modifiées pour améliorer l'aérodynamisme. L'une consistait à rendre les surfaces supérieure et inférieure des bords de fuite des ailes d'un boomerang légèrement concaves. Normalement, ces surfaces sont planes ou légèrement convexes. Cette conception a été utilisée pour le boomerang qui a établi le record du monde actuel de distance. Dans l'autre exemple, les extrémités des ailes d'un boomerang étaient coupées à un angle qui les rendait perpendiculaires aux lignes imaginaires menant au centre de rotation. Habituellement, les extrémités des ailes sont perpendiculaires à l'axe des ailes. Cette modification a été créée par le détenteur du dossier MTA non officiel.