86 Бумеранг за пару годин
Бумеранг за пару годин
Для досвіду нам будуть потрібні: дві дерев'яні лінійки по 50 см, напилок, клей, інструмент, щоб просвердлити дірочки в лінійках, міцні нитки.
Мало хто мав можливість кидати справжній бумеранг, який правда повертається. У магазинах іноді продають пластмасові бумеранги, тільки найчастіше вони якось погано літають. А коли намагаєшся зробити бумеранг по кресленнях з серйозних книжок, то виявляється, що треба вирізати складні профілі, щось незрозуміло налаштовувати ... І взагалі мало хто пояснює, а чому ж він повертається.
На фото: я не дую, папірець звисає вниз як мову.
Ми спробуємо поєднати приємне з корисним. Обіцяю, що бумеранги, зроблені за моєю технологією, будуть добре літати і повертатися. Тим часом матеріали, які потрібні для їх виготовлення, - дві дерев'яні лінійки по п'ятдесят сантиметрів, які продаються в будь-якому канцелярському магазині, так напилок. Ну, клей ще. Усе! І нічого складного. Мало того, коли зробиш свій власний бумеранг і будеш при цьому чітко розуміти, що відбувається при його кидку, то можна свідомо, з розумом змінювати його параметри, робити різні бумеранги, а не робити щось наосліп, методом проб і помилок. Тому я спочатку дам досить докладно пояснення, а потім розповім, як зробити сам бумеранг. Хто нетерплячий, все одно прочитайте пояснення, потерпіть - і заодно виховуйте силу волі!
Отже, давайте зрозуміємо, чому бумеранг повертається. Для цього почнемо з простого досвіду. Візьмемо смужку паперу шириною один-два сантиметри (відріжемо край від газети). Піднесемо до рота, нехай звисає як мову.
Якщо тепер подути сильно уздовж папірці поверху, то вона раптом «притягнеться» до струменя і випрямиться, ніби мова вистрибнув нагору і вперед.
Але варто мені подути уздовж паперу, як вона піднімається вгору!
Чому так відбувається?
Свого часу фізики (наприклад, великий Бернуллі) помітили, що якщо потік рідини або газу дме уздовж поверхні предмета, то він як би присмоктується предмет до себе. Причому чим швидше рухається газ, тим більше ця сила.
Але це якщо предмет обтікає повітря з одного боку. А давайте розглянемо, що буде, якщо предмет обтекается з двох сторін. Припустимо, що з одного боку предмет прямий, а з іншого - вигнутий кутом або по дузі. Повітря розірватися не може, тому, набігаючи на предмет і обтікаючи його з двох сторін, потоки повинні оббігти його за одне і те ж час. Виходить, що зверху повітрю треба бігти швидше!
А значить, що з цього боку сила буде більше і предмет почне «притягатися» в ту сторону, з якої він більше викривлений.
На цьому заснована робота всіх літакових, вертолітних і інших крил.
Я умовно намалював крило у вигляді трикутника - це крило в розрізі. Якщо ви придивитеся до будь-якого літакового крила, ви побачите, що зверху воно опукле, а знизу - рівне. Таким чином, коли літак розганяється і крила починає обдувати повітря, зверху крило як би «присмоктується» до повітряного потоку, виникає підйомна сила.
Майже всі думають, що, коли літак розганяється, потік, що набігає повітря «підштовхує» його знизу крил і він «спирається» на повітря. А ось і навпаки! Літак присмоктується крилами до повітря зверху! Немов хтось гігантської присоскою тримає його за крила.
Тепер вже ми мало знаємо, щоб перейти до бумерангу.
Зазвичай бумеранг зображують у вигляді кривої деревинки, що нагадує букву «Г». Такі робили австралійські і єгипетські мисливці і бійці в давнину. Ми зробимо набагато простіший, але точно так само повертається хрестоподібний бумеранг. Уявіть собі звичайний рівний хрест з дерева як вертолітний гвинт, при цьому всі «лопаті» представляють собою крила. Тобто зверху вони опуклі, а знизу - плоскі. Якщо такий гвинт буде обертатися, то виникне підйомна сила, яка буде притягувати бумеранг і зрушувати його в сторону опуклою боку. Давайте розглянемо схему.
Бумеранг кидають вперед так, щоб він летів у вертикальному положенні, щоб він немов колесо «котився» в повітрі. Як колеса не їздять «лежачи», так і бумеранг повинен «котитися» вперед. Він і обертається, і одночасно пересувається по горизонталі у напрямку до мети. Я показав двома великими стрілками, що бумеранг обертається і рухається вперед. Ми дивимося на нього як би збоку (його кинули повз нас зліва направо).
Дивіться, що відбувається. Нижня крило бумеранга завжди буде за рахунок обертання як би «повертатися» назад, і швидкість його щодо повітря буде невеликою. У колеса теж та точка, яка торкається землі в даний момент, нерухома (інакше б шини миттєво стиралися). А ось верхнє крило, навпаки, рухається швидше, тому що його швидкість складається з швидкості руху центру (всього) бумеранга і швидкості обертання.
З усієї цієї заплутаної картини нам ясний дуже простий висновок: верхнє крило обтекается швидше повітрям, ніж нижня! Усе!
Що з цього випливає? Що на верхнє крило почне діяти сила більше, і бумеранг почне повертатися в повітрі. На нього нібито натиснули невидимим пальцем так, що його верхнє крило почне відхилятися в сторону опуклою боку.
І тут починається найцікавіше! Це все ми описували так звані аеродинамічні сили. Це сили, які виникають в потоках газів. А є ще інші сили, які теж вступають в гру. І тут ми знову повинні для розуміння познайомитися з таким цікавим приладом, як гіроскоп.
Все в дитинстві грали з дзигою. Крутиш його - і він стоїть на кінчику! І якісь таємничі сили утримують його від падіння. А зупиниться - і падає.
У наших предків, до речі, була цікава гра - «кубарік». З дерева вирізали дзига, розкручували його. Для цього на нього намотували мотузочку і смикали її, притримуючи кубарік пальцем. Кубарік розкручувався і стояв на кінчику. Щоб він не падав, його підстьобували маленьким батіжком. Завдання було змусити кубарік крутитися як можна довше.
А вчені придумали прилад, що складається з дзиги (металевого зазвичай), який закріплений в спеціальних рамках і може обертатися вільно в будь-якому з напрямів. Подивіться, на фотографії лабораторний гіроскоп, який дістався мені у спадок від мого тата, - цей гіроскоп брав участь у створенні систем наведення для перших радянських ракет!
Справжній лабораторний гіроскоп. Стрілками показані рамки.
Видно, що в центрі - дзига, він може обертатися. Він закріплений в круглій рамці, яка в свою чергу закріплена ще в одній рамці - а та, в свою чергу в третій. Я показав їх стрілками.
Якщо швидко-швидко розкрутити дзига (в справжніх гіроскопах це шалені швидкості, наприклад двадцять тисяч обертів на хвилину!), То він буде зберігати своє положення в просторі. Як не крути гіроскоп за зовнішню рамку, а вісь дзиги буде завжди показувати в одному і тому ж напрямку.
Але якщо при цьому натиснути (пальцем) на одну з рамок, дзига почне повертатися. Його рух описуються дуже складними рівняннями Ейлера (дуже розумний був фізик). Але для нас важливо, що, якщо на тіло, що обертається почати прикладати з боку силу, це тіло почне повертатися.
Рухи рамок і гіроскопа описуються рівняннями Ейлера третього ступеня. Але бумеранг ми обов'язково зробимо!
Наприклад, якщо дзига обертається, як на зображенні по стрілці, зліва направо і ми натиснемо на другу рамку справа наліво, то несподівано перша рамка гіроскопа почне повертатися вниз! Зовсім не в тому напрямку, в якому ми тиснемо на іншу рамку.
Правило просте, незважаючи на всі складні рівняння Ейлера: повертається гіроскоп завжди так, щоб всі рамки поєдналися і прикладена сила виявилася збігається з напрямком обертання, як би допомагала крутитися вовчка. Але це так, для тих, кому цікаво.
Уявімо ж тепер, що цей гіроскоп - літаючий. Але ж наш бумеранг і є обертається дзига! Тільки рамок у нього немає, та вони йому й не потрібні - адже він під час польоту вільно висить в повітрі, так що веде він себе немов справжній дзига гіроскопа, підвішений в рамках.
Ну ось, ми дісталися майже до кінця теорії.
Ми пам'ятаємо, що на верхнє крило нашого бумеранга діє перекидаються сила. Від цього обертається бумеранг почне не завалюватися набік, як можна було б очікувати, а як справжній гіроскоп почне прямо в повітрі загортати наліво! Тобто повертатися так, щоб діюча на нього сила діяла в тому ж напрямку, що і обертання бумеранга. Але при цьому на нього все так же буде діяти перекидаються сила, адже, повертаючи, бумеранг починає рухатися трошки в іншому напрямку, - і все повторюється, він знову трохи поверне наліво і так далі.
І бумеранг почне описувати гарний коло, постійно повертаючи наліво!
При цьому поступово швидкість обертання самого бумеранга буде падати, різниця між швидкістю верхнього і нижнього крила буде все менше, і бумеранг перестане вести себе як гіроскоп. Що при цьому відбудеться? Він почне крім повороту наліво ще і завалюватися набік - і повернеться до нас в руки, вже просто обертаючись в повітрі, як лопаті вертольота, «лежачи» в горизонтальному положенні! Усе!
Уф, а тепер - хто дочитав - за справу! Зробимо швиденько хороший, що повертається бумеранг.
Як я і говорив, треба взяти дві звичайні дерев'яні лінійки сантиметрів по п'ятдесят завдовжки. Їх зазвичай роблять з сосни, точно так же, як деталі перших літаків. На фотографії видно, як треба розкреслити ці лінійки для обробки. Обидві лінійки обробляються абсолютно однаково. У центрі залишити квадратик. У цьому місці вони будуть склеюватися один з одним. Квадратик, природно, повинен бути шириною з цю ж лінійку.
Потім уздовж крила проводиться лінія, відступаюча на одну третину зверху з правого боку і на одну третину знизу - з лівого боку. Як на фото.
На фотографії: лінійки розкреслюють для обробки ось так.
На наступній фотографії центральна частина дана більш докладно.
Так треба розкреслити обидва крила бумеранга. На фото - середня частина.
Видно, як відходять від квадрата в центрі дві лінії. Ми будемо обробляти напилком поверхні так, щоб вони «опускалися» від намальованої лінії до країв лінійки. Таким чином, у правого крила бумеранга передня частина буде більш «тупа», а ззаду буде пологий «спуск». На схемі це видно. Нижня сторона не обробляється взагалі. Вона повинна бути плоскою.
Я так детально описую все це, щоб досвід точно вийшов.
А ось я сфотографував, як це вже вийшло після обробки напилком. Повторюю, висока точність тут не потрібна, головне, щоб більш-менш гладко було оброблено. Бачите, я просто закруглив краю. Один більш круто, інший більш полого.
На фото видно профіль крила бумеранга. Насправді поверхня повинна просто бути більш-менш опуклою, а нижня сторона - плоскою.
Якщо тепер скласти ці оброблені лінійки, то ми отримаємо хрест, кожне крило якого абсолютно однаково за формою.
Так буде виглядати бумеранг після склейки. Тільки куточки закруглений.
Тепер треба обов'язково закруглити куточки у крил. Це не має відношення до аеродинаміки. Просто іноді бумеранг потрапляє в польоті не туди, куди треба, і краще, якщо обертається гвинт стукне гладким, а не гострим. Страшного нічого немає, бумеранг надто легкий, щоб дійсно щось пошкодити. А ось бойові бумеранги, які в розмірі більше метра і робляться з твердого дерева, легко дозволяли мисливцям вбивати таких великих звірів, як кенгуру!
На фотографії видно, що я скруглил куточки на кінцях крил бумеранга. Про всяк випадок, для безпеки.
Тепер ще верхню поверхню треба обробити шкіркою (наждачним папером). Сверхгладкой поверхні не треба, треба прибрати щербини від напилка. Все одно потім ще пофарбуємо бумеранг, це згладить нерівності.
Найпростіше зшити крила нитками, попередньо склеївши.
Що ми робимо далі? А ми в центральному квадраті просвердлюємо чотири дірочки в обох лінійках. Склеюємо так, щоб дірочки збіглися (я користуюся звичайним «бистроклеящім» клеєм). А після склеювання обидві лінійки сшиваю звичайною ниткою, ніби пришиваю гудзик. Намотую побільше ниток і заливаю клеєм. Усе. Бумеранг майже готовий! В принципі його вже можна кидати! На фотографії видно, як я зшив дві лінійки. І видно необроблену сторону бумеранга. Бачите, я її навіть не чіпав - і не виконує жодних ніяк. Після фарбування, звичайно, цифри пропадуть, і все стане красиво.
Бумеранг просто зшивається, попередньо треба склеїти крила, а потім промазати клеєм нитки для надійності.
Тим, хто хоче більше займатися киданням бумеранга і менше його пошуками, рекомендую пофарбувати бумеранг фарбою. Згодиться будь-яка водостійка фарба, наприклад з аерозольних балончиків. Але я, наприклад, фарбував гуашшю і зверху покривав тонким шаром лаку.
Окрім краси і поліпшеною аеродинаміки, це ще й надає додаткову міцність бумерангу. Особливо якщо покрити лаком.
Як же його кидати? Я зробив кілька фотографій.
На фотографії видно, що бумеранг тримають вертикально і кидають рівно вперед. При цьому надають йому обертальний рух, як ніби колесо котиться над землею. Моделлю служить моя кохана дружина Людмила.
На цій фотографії видно одна з помилок при кидку бумеранга. Його занадто нахилили вліво. При такому кидку він вріжеться в землю.
Якщо ж його при кидку відхилити вправо, то він злетить в небо і впаде різко «колом» на землю. Це теж помилка.
Бумеранг повинен в момент кидка бути в строго вертикальному положенні!
Ну що ж, виходьте на відкрите місце, прослідкуйте, щоб навколо не було людей і тварин, - і покидайте бумеранг. Повірте мені, а вже я їх переробив десятки - це таке задоволення!
Поділіться на сторінці