研究を始めたわけ

　米村でんじろう先生のサイエンスショー「おもしろ科学館」へ行き、ペーパーブーメランにくぎ付けになった。ステージから客席へ向けて投げられたブーメランは、くるくると頭上を超えて奥の客席まで数十m飛び、ステージのでんじろう先生のところへ見事に戻っていく。けっこうスピードもあった。助手のチャーリー西村さんやえびちゃんが、ペーパーブーメランの作り方や飛ばし方のコツ教えてくれた。「まずは悩まず、思いついたことをやってみてください。悩んでいる間に夏休みは終わってしまいますよ」という、でんじろう先生の言葉に背中を押され、ぼくもより長い距離を飛び、手元に戻ってくるブーメランを作ることにした。

実験の準備

基本の3枚羽根ブーメランと投げ方

　ブーメランの作り方は、厚紙から長さ15cm×3cmの長方形の羽根3枚を切り出す。長方形の片方の端の中心に長さ1.5cmほどの切り込みを入れる。3枚の切り込みを合わせて同じ角度になるように整える。かみ合わせて重なった部分をホッチキスで３カ所ほど留める。
　投げ方は①ブーメランを親指と人指し指ではさんで立てて持つ。②ブーメランを後ろに倒し、手首とひじを曲げてふりかぶる。③ブーメランを立てたまま、まっすぐ前に投げる。手首をすばやく振ってスナップをきかせるのがコツ。④戻ってきたブーメランを両手ではさんでキャッチする。うまく投げられるように、がんばって練習しよう。
　まずは予備実験として、サイエンスショーのグッズ販売で買ったペーパーブーメランをモデルに、3枚羽根以外にも、2枚羽根、4枚羽根の厚紙ブーメランを作って飛ばしてみた。

予備実験とブーメランの測定法

　予備実験を行うと、2枚羽根（重さ2g）のペーパーブーメランは回転がかからず手元に戻ってこなかった。3枚羽根（重さ3g）はリビングで試すと戻ってくる。羽根を広げる角度はそろえたほうがよいようだ。4枚羽根（重さ4g）は3枚より安定しない。羽根に切り込みを入れなかったため、かみ合わせ部分が不安定で、羽根がぶらぶらしていた。十字に組み合わせ、羽根の角度は90度にそろえることができた。
　この時の材料は工作用紙で、何度も投げると羽根が折れたり曲がったりした。紙に硬さがなく、飛行中の空気抵抗に負けて、羽根がブランブランしたのかもしれない。100円ショップで見つけたフニャフニャしない板目表紙に材料を変え、実験を進めることにする。
　そのブーメランがどれだけ飛んだかを測定する方法は、風の影響を受けない室内でブーメランを飛ばし、巻き尺を使って飛行距離を調べる。途中で落ちた時は、投げ始めの位置から到達した最も遠い地点までの距離を調べる。ブーメランが落ちる、または手元に戻るまでの時間を測って、飛行時間とする。

実験1〜5

実験1　ブーメランの羽根の長さは？

　基本の3枚羽根ペーパーブーメランの羽根の長さを5〜17cmまで2cmずつ変えながら、飛行距離と飛行時間を比べた。羽根の幅は3cmで統一し、5回ずつ投げた平均の結果は表のとおり。

　羽根の長さが短いと回転ががからず、空気の力を十分に受け取れなかった。長い羽根が飛ぶわけでもない。実験結果から羽根の長さは13cmに決定。短すぎず長すぎず、投げる時に手に当たらない程度の長さの羽根があれば、空気の力を羽根に伝えることができる。

実験2　ブーメランの羽根の横幅は？

　基本の3枚羽根ペーパーブーメランの羽根の幅を1〜6cmまで1cmずつ変えながら、飛行距離と飛行時間を比べた。羽根の長さは13cmで統一し、5回ずつ投げた平均の結果は表のとおり。

　ブーメランの幅は狭すぎても広すぎてもいけない。3cmがベスト。幅広になるとブーメラン全体が重くなって、飛行中に落下してしまう。重さもまた大切な要素だ。

実験3　ブーメランの羽根の枚数と角度は？

　実験1〜2から羽根の長さ13cm、幅3cmのブーメランの羽根の枚数を2〜6枚まで変え、飛行距離と飛行時間を比べた。2〜4枚の羽根については、同じ枚数でも組み合わせ角度が異なるブーメランを比べ、違いが出るかも調べた。5回ずつ投げた平均の結果は表のとおり。

　3枚羽根の120度が飛行距離も速度も安定しているのに比べ、2枚羽根は距離は伸びても予想以上に戻らない理由は何か。竹とんぼの羽根のような、ふくらみやねじれを取り入れてみたらどうなるだろう。

実験4　竹とんぼの羽根の工夫を取り入れたら？

　羽根の長さ13cm、幅3cmのブーメランの3枚羽根にねじれ、そり、ふくらみを入れ、それぞれの飛行距離と飛行時間を比べた。ねじれは羽根の先を自分に向け右側が上がるように（3・5・1mmの高さを試した）ねじる。そりは3枚の羽根先を中心から上にそらす。ふくらみは羽根を円柱に押し付け（茶筒と油性ペンで試した）、ふくらませる。5回ずつ投げた平均の結果は表のとおり。

　羽根にねじりをつけることでブーメランが手元に戻ってくるようになって、大成功だった。3mmの飛行距離がよかったので、ねじりは3mmで進めることにする。

実験5　羽根におもりをつけたら？

　羽根の長さ13cm、幅3cm、3枚羽根に3mmのねじれを入れたブーメランを用意した。さらにおもりとして羽根の先にビニールテープを1〜4回巻いて重さを変えながら、それぞれ飛び方を比べてみた。5回ずつ投げた平均の結果は表のとおり。

　3回巻きでついに、ベスト記録7.83mが出た。おもりをつけるベストポジションも確かめると、羽根先で間違いなかった。中心部を重くすると回転力が弱まる。おもりは外側につけるべきだった。
　すべての結果、3枚羽根、羽根の長さ13cm、幅3cm、ねじり3mm＋そり＋まるみ、おもりのビニールテープを羽根先に3回巻いた、飛行距離7.83mの手元に戻るブーメランができた。