Boomerang

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Un boomerang est une aile volante qui, lorsqu'elle est lancée de façon à tourner sur elle-même, possède la propriété de revenir vers son point de départ. Ses pales présentent un profil porteur semblable à celui d'une aile d'avion, de telle sorte qu'en tournant dans le sens approprié, la portance développée par les pales détermine cette trajectoire caractéristique.

Un boomerang se lance dans un plan proche de la verticale, en le faisant tournoyer.

Sommaire 1 Origines 2 Caractéristiques 3 Lancer le boomerang 3.1 Précautions 3.2 Technique 4 Le retour du boomerang 4.1 Portance de pales 4.2 Pale avançante et reculante 4.3 Effet gyroscopique 4.4 Trajectoire du boomerang 4.5 Le réglage du retour 5 Fabrication 6 Le boomerang dans la littérature 7 Anecdotes 8 Bibliographie 9 Notes 10 Liens externes

[modifier] Origines

Le boomerang serait dérivé d'une arme de jet ancienne (d'appellation moderne « killing stick »), qui se présente comme un bâton à lancer hautement perfectionné, dont la forme aérodynamique permet d'accroître la portée (environ 150 mètres). Initialement taillé dans du bois ou de l'os, un killing stick de guerre ou de chasse est conçu pour voler en ligne droite en tournant sur lui-même. L'énergie accumulée en rotation stabilise la trajectoire de l'objet. Il ne revient pas vers son lanceur, même s'il manque son but.

Le nom^[1], utilisé à l'origine par les Aborigènes d'une région de la Nouvelle-Galles-du-Sud, s'est étendu aux armes de guerre ou de chasse analogues dans d'autres régions d'Australie (où le boomerang est connu depuis des millénaires) ou d'ailleurs. Le boomerang n'est pas spécifique à l'Australie : on a retrouvé des objets très similaires en Égypte dans la tombe du pharaon Toutânkhamon et d'autres vieux de 23 000 ans lors de fouilles archéologiques en Pologne.

Une variante de ce projectile possède la propriété de revenir vers son lanceur s'il est lancé correctement ; cette qualité devait être pour les aborigènes australiens l'occasion d'exercices de jeu et d'adresse. Pour la même raison, on s'intéresse aujourd'hui à ce type d'objet volant, ce qui explique que le terme « boomerang » s'entende généralement pour un objet volant revenant vers son point de départ.

[modifier] Caractéristiques

Un boomerang « classique » de sport possède deux pales, reliées par un coude plus ou moins arrondi, ouvertes d'un angle variable (entre 60 et 120 degrés). La corde de la pale est d'environ 50 mm, l'épaisseur du profil environ 5 à 8 mm (soit 10 à 16 % d'épaisseur relative). L'intrados du profil (le dessous pour une aile) est le plus souvent plat. L'envergure est de l'ordre de 40 à 50 cm, le poids entre 80 et 140 grammes, en moyenne 120 grammes. Fabrication industrielle en bois lamellé ou en matière plastique.

[modifier] Lancer le boomerang

[modifier] Précautions

1. Faire attention aux spectateurs qui doivent rester à distance suffisante ; un boomerang vole vite, il peut surprendre et blesser (même tuer) des personnes ne connaissant pas la trajectoire en courbe d'un boomerang,
2. S'assurer d'un espace libre suffisant grand pour ne pas perdre votre boomerang dans des arbres,
3. Estimer la force du vent : ne pas le lancer si le vent est trop fort.

[modifier] Technique

1. Repérer la direction du vent et se placer face à celui-ci. Le lancer s'effectue sous un angle de 45° par rapport au vent.
2. Tenir le boomerang de manière à ce que, bras à l'horizontale devant soi, il soit perpendiculaire au sol.
3. Ramener le bras derrière la tête, puis lancer le boomerang en cherchant à ce qu'il ait une trajectoire parallèle au sol, tout en lui imprimant un mouvement de rotation sur lui-même.
4. Analyser la trajectoire de retour :
   1. le boomerang revient directement dans les mains : bravo !
   2. si le boomerang tombe devant le lanceur, le relancer dans une direction qui forme un angle plus fermé avec la direction du vent.
   3. si le boomerang tombe derrière le lanceur, le relancer dans une direction qui forme un angle plus ouvert avec la direction du vent.

[modifier] Le retour du boomerang

Un boomerang a une trajectoire courbe, il est construit et lancé de telle sorte qu'il revienne vers son point de départ.

[modifier] Portance de pales

Les pales du boomerang produisent des forces aérodynamiques :

• la portance, perpendiculaire au plan de la pale ;
• la traînée, dans le plan de la pale et vers l'arrière, freine l'engin et ralentit sa rotation (mais n'intervient pas dans le retour).

Ces forces aérodynamiques dépendent de la vitesse par rapport à l'air (translation) et de la vitesse de rotation.

Avec un lancement dans un plan strictement vertical, la portance se traduit par une force strictement latérale, dans un sens dépendant du profil de l'aile. Typiquement, un boomerang pour droitier lancé dans un plan vertical produit une portance vers la gauche. On va voir maintenant comment cette force va incurver la trajectoire vers la gauche.

[modifier] Pale avançante et reculante

Comme le boomerang se déplace en rotation, la vitesse dans l'air est plus importante pour la pale supérieure (avançante) que pour la pale inférieure (reculante). La pale supérieure développe une plus grande portance aérodynamique que la pale inférieure.

Ce phénomène est connu, notamment à cause du problème de stabilité des hélicoptères qu'il a posé et qu'il a fallu résoudre : à cause de la différence de portance, le plan de rotation de pales s'incline sur le côté. Si le calage (l'incidence) des pales d'un hélicoptère en translation était fixe, il basculerait sur le côté.

La même chose se produit pour le boomerang : le plan de rotation s'incline autour de l'axe parallèle à la vitesse de l'engin ; si le plan de rotation est vertical, il tend à se coucher, et la portance, d'abord dirigée vers la gauche, bascule vers le bas.

[modifier] Effet gyroscopique

Mais (et heureusement) les choses ne se passent pas comme cela à cause de la précession gyroscopique : grâce aux effets d'inertie dûs à la rotation, le basculement sur le côté s'accompagne d'un mouvement dit de « précession », décalé de 90 degrés dans le sens de la rotation, ayant pour effet de faire tourner vers la gauche le plan de rotation. Ce qui réoriente la force de portance vers l'intérieur du virage. C'est grâce à cet effet que le boomerang suit une trajectoire courbe et revient vers le lanceur.

[modifier] Trajectoire du boomerang

En résumé, pour un boomerang de droitier lancé verticalement :

• la rotation initiale est sur un axe horizontal, pale avançante en haut, pale reculante en bas,
• la portance est une force dirigée vers la « gauche » (par rapport à la trajectoire initiale),
• la portance étant asymétrique (plus forte en haut qu'en bas), elle produit une rotation de l'axe de rotation du boomerang : le haut s'incline vers la gauche, le bas s'incline vers la droite (pour anticiper cet effet, le lancement ne doit pas être strictement vertical)
• cette inclinaison provoque une précession : l'avant s'incline vers la gauche, l'arrière s'incline vers la droite
• ce qui déplace l'axe de la portance : elle ne s'exerce plus vers la « gauche », mais vers « l'intérieur » de la trajectoire, ce qui lui fait jouer le rôle d'une force de rappel et ramène le boomerang vers son lanceur.

La trajectoire n'est pas circulaire, parce que la force de rappel n'est pas fixe mais dépend de nombreux paramètres.

[modifier] Le réglage du retour

Les paramètres qui influent sur le phénomène de retour sont :

• les caractéristiques physiques du boomerang :
  • le poids (comme tout projectile),
  • le moment d'inertie du boomerang (plus il est fort, plus la précession et donc l'effet de retour sont forts),
  • le profil des pales (qui conditionne la portance),

• les paramètres de lancement :
  • la vitesse initiale, qui influe également sur la portance (plus de vitesse = plus de portance)
  • le plan de lancement (plus il est vertical, plus la courbure de la trajectoire se produit tôt)
  • la vitesse de rotation (plus elle est forte, plus la différence de portance est grande, et plus le retour est marqué).

Bien entendu, il faut aussi tenir compte du vent.

La pratique sportive du boomerang fait l'objet de compétitions un peu partout dans le monde, comportant différents types d'épreuves. Suivant celles-ci, le classement s'établit en fonction de la longueur de la trajectoire, de sa précision, de sa durée, de la vitesse, ou de rattrapages imposés. Il existe une coupe du monde depuis 1988 à tous les deux dans un pays différent et une fédération internationale gère le règlement des épreuves ainsi que l'homologation des records.

[modifier] Fabrication

La fabrication d'un boomerang peut se faire à partir d'un plan^[2]. Un patron de découpe, une planche de contre-plaqué dense (qualité marine, essence acajou ou moabi, ou bien bouleau type aviation), des outils à bois et quelques heures de travail suffisent à obtenir un modèle pour débutant.

La fabrication d'un boomerang en contreplaqué passe par les étapes suivantes : découpe, mise en forme, ponçage, finition. Outillage nécessaire : pour la découpe une scie égoïne ou plutôt une scie sauteuse ; pour la mise en forme une râpe à bois ou une lime électrique (ou une disqueuse, mais cela demande une bonne technique et fait voler beaucoup de poussière de bois) ; pour le ponçage du papier de verre et des cales à poncer, pour la finition plusieurs couches de vernis ou de la peinture laquée (avec une sous-couche préalable).

[modifier] Le boomerang dans la littérature

Le boomerang est évoqué plutôt rarement dans la littérature. Il y apparaît parfois comme une arme presque surnaturelle, capable de frapper et de revenir quand même, ce qui est physiquement impossible en cas de choc contre un corps de masse comparable ou supérieure à celle du boomerang :

• Dans cet extrait d'un roman de Jules Verne paru en 1868, les Enfants du capitaine Grant, il est relaté un épisode d'une chasse au boomerang se déroulant en Australie ; l'arme revient à son envoyeur après avoir frappé une douzaine de cacatoès…
• Dans Tintin en Amérique (Hergé, 1932) un bandit neutralise un complice, afin de l'empêcher de parler à Tintin, par le jet d'un boomerang qui lui revient ensuite dans les mains.

[modifier] Anecdotes

• une image connue circule, montrant une pomme posée sur la tête du lanceur (Barnaby Ruhe, USA) coupée en deux par le retour de son boomerang. La pomme était prédécoupée, mais cela ne réduit en rien le mérite du lanceur qui réussit là un tour assez spectaculaire. Cela dit, il n'est pas inutile de rappeler qu'un boomerang mal rattrapé peut blesser les mains du lanceur : pour éviter de se faire mal, mieux vaut rattraper un boomerang avec les mains à l'horizontale, si besoin avec des gants.
• dans le film Mad Max 2 (1981), un des personnages utilise un boomerang aux bords tranchants. Lors d'un assaut sur le fortin défendu par Max un des sbires de la bande d'Humungus a les doigts tranchés en tentant d'attraper le boomerang en plein vol.
• les boomerangs servent aussi d'instruments dans la musique aborigène, quand ils sont entrechoqués.

[modifier] Bibliographie

• Les armes du monde entier, De 5000 avant J.-C. à 2000 après J.-C., Éditions Albin Michel 1982
• Magie du boomerang, Jacques Thomas, 1985, ISBN 2-9500630-0-4
• Boomerang collection, éditions du Pécari, de Serge d'Ignazio  : ©2004 - http://www.atlantica.fr

ISBN 2-91284-835-0 (version française) - ISBN 2-912848-41-5 (version anglaise)

• L'Essentiel du boomerang, éd. Chiron, de Didier Bonin et Olivier Duffez
• Images d'un rêve, de Christophe Dautriche - Les plus belles photos de compétitions jamais réalisées... - http://www.lmifox.com

[modifier] Notes

[modifier] Liens externes

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• Les Boomerangs en Bois
• Technique de lancer de boomerang
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