Editorial
Ende des B'-Fluges
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Ulli Wegner
Das "Ende" des Bumerangfluges
Neues aus der Bumerangphysik?
 
THESE:
Alle Rechtshänderbumerangs beschreiben nach einer oder mehreren gegen den Uhrzeigersinn gerichteten kreisähnlichen Flugbahnen anschließend Flugbewegungen im Uhrzeigersinn.
 
Der Bielefelder Physikprofessor de Groot stellte in Vorträgen vor den SportstudentInnen meiner Bumerangsportkurse wiederholt eine ähnlich formulierte These auf und versuchte uns mit Hilfe von kleinen Experimenten auch davon zu überzeugen. Noch im letzten Jahr war ich der Meinung, daß diese These vielleicht physikalisch/mathematisch belegbar sei, die Bumerangpraxis uns jedoch im Wurfalltag in der Regel zeigte, daß nur wenige Bumerangs vor Beendigung ihres Rückkehrfluges sozusagen in eine Gegenkurve einbiegen.
 
Kam ein neuerbauter Bumerang dann tatsächlich in Form einer S - Kurve zum Werfer zurück, so haben wir diese unerwünschte Flugbahn in der bisherigen Literatur als Bau- bzw. Flugfehler behandelt. Schnell also Arm 1 etwas herunterbiegen, vielleicht noch einige mm positiv anstellen und schon war der "Makel" des Bumerangs beseitigt. Meines Wissens hat bisher noch niemand aus der Bumerangszene nach Gründen dieses Richtungswechsels gefragt (vgl. Aepli, Hartmann, Siems u.a.). Selbst Physiker wie Hess (S. 112) und Walker (S. 112) beschreiben die Gegenkurve lediglich, bei Weber (S.37f) gibt es Hinweise, daß das Schweben von Bumerangs "nicht mehr mit der Kreiseltheorie erklärt werden kann, sondern eher mit dem Gleiten eines Flugzeuges".
 
Seit diesem Frühjahr beschäftige ich mich erstmals intensiver mit Langzeitfliegern (an gb: dieser Fachbegriff wird bereits von T. Hartmann u.a. verwendet). Und was stelle ich fest, als ich die ersten Wurferfolge zu verzeichnen habe: In den meisten Fällen kommt der Bumerang in der Tat auf einer spiralförmigen, im Uhrzeigersinn gerichteten Flugbahn zurück . Für mich stellten sich folgende Fragen:
 
1. Wie kommt dieser Flugrichtungswechsel zustande ?
2. In welchen Fällen kommen Langzeitflieger in der Luft - im günstigsten Fall im höchsten Punkt - zum "Stehen"?
3. Gelegentlich kommen LZF auch nach Flugzeiten von über 20 Sekunden - immer noch Linkskurven beschreibend nach unten. Gibt es auch dafür eine Begründung?
 
Zu 1. Prof de Groot erläutert den Richtungswechsel wie folgt: Wir denken uns die Schwerkraft abgeschaltet; die Luft bleibt erhalten. Wenn wir jetzt einen Stein nach schräg oben werfen, wird er auf einer Geraden davonfliegen, wobei sich die Fluggeschwindigkeit aufgrund des Luftwiderstandes ständig verringert. Ein Einschalten der Gravitation hätte eine parabole Flugkurve zur Folge, da die Wirkung der Erdanziehung bei zunehmend verringerter Vorwärtsbewegung scheinbar an Einfluß gewinnt (sie bleibt natürlich konstant) und den Stein zum Absturz bringt. Was heißt das für Bumerangs?
 
Ohne Erdanziehung fliegt der Bumerang auf einer spiralförmigen Flugbahn nach vorn oben; die Achse der Spirale entspricht der Geraden des Steinwurfes. Auch jetzt wird die Gravitation zugeschaltet. Das Ergebnis läßt sich am besten mit Hilfe eines kleinen Versuchs nachvollziehen. Dazu wird eine Spirale benötigt, die sich schnell aus einem Stück Papier zurechtschneiden läßt (s. Abb.1). Diese Spirale setzen wir mit einem Endpunkt so auf unseren Schreibtisch auf, daß unser gedachter LZF in großen Linksbögen in die Höhe zieht.
 
Die Flug- und Rotationsgeschwindigkeit des LZF wird durch den Luftwiderstand bzw. die Gravitation allmählich reduziert, der Bumerang erreicht den Umkehrpunkt seines Fluges. Wir müssen unsere nach oben ausgezogene Spirale um 180º verbiegen (vgl. parabole Flugbahn des Steines als Achse des Bumerangfluges) und stellen fest: Die Flugbahn unseres LZF müßte jetzt durch Rechtsbögen gekennzeichnet sein ... ( Bitte in Theorie und Praxis erproben - z.B. einen normalen Bumerang vom Eiffelturm oder Zugspitzplatt werfen, auf Gegenkurven achten, den Bumerangverlust mit Forschergeist wegstecken und mit Nächststehenden über den ganzen Vorgang hartnäckig diskutieren!).

Die Abb.2 macht (hoffentlich) deutlich, daß der Bumerang nach einer kurze Flugphase in horizontaler Lage den Rechtsbogen beginnt. Dieser kommt dadurch zustande, daß sich die Kräfteverhältnisse am fliegenden Bumerang "verschoben" haben: Greifen die Kräfte, die den ersten Bogen und das Flachlegen des Flugkörpers verursacht haben, oberhalb bzw. vor dem Schwerpunkt des Bumerangs an, so setzen sie unmittelbar nach der horizontalen Flugphase unterhalb bzw. vor dem Schwerpunkt an. Jetzt addieren sich die Translations- und Rotationsgeschwindigkeiten auf der Ebene unterhalb des Bumerangschwerpunktes, im oberen Bereich muß die Rotationsgeschwindigkeit, die hier gegen die Flugrichtung gerichtet ist, von der Vorwärtsgeschwindigkeit subtrahiert werden.

Zu 2: Zu diesem Punkt liegen seitens Prof de Groot keine Stellungnahmen vor, da er mit unseren Sportgeräten (noch) nicht so vertraut ist und z.B. noch keinen LZF in der Luft gesehen hat. Eigene These: Die Auftriebskräfte an Arm 1 und 2 (verantwortlich für den Flachlegeeffekt ist bekanntlich der größere Wirkungsgrad von Arm 1 in der laminaren Strömung) sind durch Profilgebung und Biegen so eingestellt, daß sie - individuell auf Wurftechnik und Wurfkraft abgestimmt - den Bumerang im günstigsten Fall im höchsten Punkt seiner Flugbahn (vorhin als Umkehrpunkt bezeichnet) in die horizontale Position geführt haben. Die Wurfenergie ist aufgebraucht und gleichzeitig hat der LZF eine horizontale Lage eingenommen. So verlieren zum Beispiel LZF, die sehr hoch geworfen werden konnten, wieder stark an Höhe, wenn sie noch nicht horizontal liegen und durch die Rotation der Erdanziehung entgegenwirken können.
 
An dieser Stelle möchte ich noch kurz eine Begründung dafür versuchen, warum LZF so prächtig "auf der Stelle" schweben können, obwohl sie doch eine z.T. erstaunliche Rotationsgeschwindigkeit aufweisen und nach wie vor Auftriebs-/ Kreiselkräfte auf die recht stabile Flugbahn einwirken müßten. Die Erklärung (ich hoffe, daß sie stimmt) ist eigentlich sehr einfach.
 
Diejenigen Kräfte, die zum einen den Kreisbahn- und zum anderen den Flachlegeeffekt des Bumerangs verursachen, sind ausgeschaltet: Die Überlagerung von wirkenden Translations- und Rotationskräften führt zum Rückkehrflug. Da aufgrund der vererbten Wurfenergie die ober- und unterhalb des Bumerangschwerpunktes angreifenden Auftriebskräfte nicht mehr unterschiedlich sondern jetzt identisch sind, bleibt der Kreisbahneffekt aus. Dasselbe gilt für den Flachlegeeffekt (die Diskussion hatte ich ja in Bezug 'auf symmetrische Dreiflügler vor gut zwei Jahren noch einmal in Bewegung gebracht):
 
Beim Dreiflügler wird automatisch immer der Flügel zu Arm 1, der in der Translationsbewegung vorn oben fliegt. Ist keine Vorwärtsbewegung des Bumerangs mehr zu verzeichnen, entfällt der Effekt: Alle Bumerangflügel drehen in turbulenter Luft. Die unterschiedliche Konstruktion der Arme bei LZF fällt dabei offensichtlich nicht ins Gewicht.
 
Zu 3: Hier bitte ich die Leser um eigene Beobachtungen. Meines Erachtens können entsprechende Flugbahnen nur folgende Ursachen haben: Der LZF war nur kurze Zeit in der Luft und die Wurfenergie war noch längst nicht verbraucht; dann fliegt der Bumerang weiterhin Linksbögen.
 
Oder: Der Bumerang war bereits in einer recht stabilen Schwebephase und gerät ins "Trudeln". Ursachen für eher überraschend eintretende LZF-Abstürze kann ich nur in ungünstigen äußeren Bedingungen sehen. Neben den für uns in der Höhe nicht wahrnehmbaren Luftbewegungen kommen vielleicht auch "Luftlöcher" in Frage. Jeder, der schon einmal geflogen ist, kennt das Gefühl, wenn ein Flugzeug plötzlich bis zu hundert Metern oder mehr abfällt.
 
Diese luftbedingten Einflüsse können den recht stabilen Kreisel sowohl in Links- als auch in Rechtsbögen zu Boden treiben (z.T. ellipsoide Schaukelbewegungen).
 
Fazit: Bisher hat sich die Bumerangphysik vor allem mit dem Rückkehrflug und dem Flachlegeeffekt beschäftigt.
 
Die Schlußphase des Bumerangfluges stand nicht im Blickfeld, da eine S-förmige Flugbahn in der Regel unerwünscht ist. In der bisherigen Literatur finden sich entsprechende Hinweise auf fehlerhafte und verzogene Bumerangs. Die LZF zeigen uns, daß mehr als eine Flugrichtung im Bumerang steckt, und wir hier - zumindest im physikalischen Sinne nicht von einem Flugfehler sprechen dürfen.
 
Ich hoffe, daß ich alle WerferInnen mit diesem Artikel zu verschärfter optischer Wahrnehmung anrege, und daß ich kritische bzw. zustimmende Rückmeldungen erhalte.
 
Ulli Wegner
33613 Bielefeld
Tel. 0521 / 123 134

 
Literatur:
Hess, F: "Boomerangs, Aerodynamics and motion.
Groningen 1975
 
Walker, J: Bumerangs. In: Spektrum der Wissenschaft,
Heft 6, Juni 1979
 
Weber, K: Der Bumerang - Ein Rotationsflugkörper.
Frankfurt 1977


 
   
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