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martes, 2 de abril de 2013

¿Sabés por qué se devuelve el búmeran?

Autor: Deybith Venegas Rojas. Profesor de física. Escuela de Física, TEC.
Cuando era niño y me gustaba jugar fútbol en la plaza de mi pueblo, en una ocasión, estaban unos jóvenes divirtiéndose con algo que me impresionó. Lo lanzaban, se elevaba muy alto y, cuando uno pensaba que iba a seguir alejándose, extrañamente y como por arte de magia, comenzaba a devolverse hasta caer muy cerca de quien lo había lanzado. Seguramente ellos notaron mi cara de asombro y me invitaron a tirarlo. Fue sorprendente ver cómo algo que uno arrojaba se regresaba, pues esto va en contra de la experiencia común.
Si bien, que un palo curvado se devuelva es de admirar, al igual que la gran mayoría de fenómenos naturales, puede ser explicado mediante la física. De hecho, intervienen más conceptos físicos de lo que parece, por lo que una exposición exhaustiva queda fuera del alcance de este artículo, así que vamos a simplificar la explicación.
Primero que todo, para que el búmeran vuelva a nosotros, su trayectoria debería ser más o menos circular. Pero, ¿qué necesitamos para que algo siga una trayectoria circular? Imaginemos que atamos una cuerda a una roca y le damos vuelta (figura 1). Lo que hace que la roca siga la trayectoria circular es la tensión de la cuerda, ya que si esta se revienta, la roca seguiría en línea recta. A la fuerza que hace que un objeto se mueva en una curva se le llama fuerza centrípeta. Esta simplemente es una fuerza que apunta hacia el centro del círculo.


Figura 1: Movimiento rotacional ejercido por la tensión en una, la que cuerda que actúa como fuerza centrípeta.


Entonces, en el caso del búmeran, tiene que haber una fuerza que apunta hacia el centro de su trayectoria curva. Para encontrar de dónde viene esta fuerza, analicemos la forma del búmeran. Veamos que es un madero más o menos aplanado con una curva en el centro. Ahora bien, ¿es totalmente plano? Si le hacemos un corte a uno de sus extremos, veríamos un perfil como el que se muestra en la figura 2.  

 

Figura 2: Perfil aerodinámico del búmeran.

Los bumeranes tienen un perfil aerodinámico muy similar al de las alas de los aviones y al de las hélices de los helicópteros. Su forma hace que cuando el aire pasa a través de él, tenga mayor velocidad por la parte redondeada que por la parte plana. Esto genera baja presión en la parte redondeada y alta presión en la plana, lo que da como resultado una fuerza hacia la parte redondeada llamada fuerza de sustentación aerodinámica (ver figura 3).  

 

Figura 3: Fuerza de sustentación en un perfil aerodinámico.

¡Esta es la fuerza que andábamos buscando! Ahora bien, ¿para que apunte hacia el centro de la trayectoria curva tendríamos que tirar el búmeran girando en un plano vertical? Pues así es, el búmeran no se lanza horizontalmente (como se lanzaría un frisbee), sino con un ángulo entre 0 ͦ y 20 ͦ respecto a la vertical. Con esto nos aseguramos que la fuerza de sustentación esté dirigida casi hacia el centro de la trayectoria circular de vuelo, actuando así como fuerza centrípeta, con lo que el búmeran dará la vuelta y regresará a nosotros.

Pese a que la explicación del movimiento del búmeran (uno de los primeros artefactos voladores creado por el ser humano) fue una incógnita durante mucho tiempo en la historia de la humanidad, ya para nosotros no lo es tanto. Así, la próxima vez que juguemos con uno de estos divertidos inventos, disfrutaremos más sabiendo y explicándole a nuestros amigos por qué regresan a nosotros.  

 


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