Cred că ați înțeles cel puțin o parte, deși nu mi-e foarte clar, pentru că ați adus în discuție un fenomen nou, „subțierea” aerului, care e neglijabil.
Cel mai important efect în toată povestea asta e că, pentru ciocanul aflat în cădere, vîntul bate de jos în sus. De aceea, cînd coada e în urcare față de centrul de masă mișcarea de rotație e avantajată (accelerată), iar cînd coada e în cădere ea trebuie să lupte împotriva vîntului, deci e rotația decelerată. Astfel apare o tendință asimetrică cozii de a sta deasupra capului, de unde și căderile mai frecvente cu capul în jos (la viteze de rotație mici, cum spuneam).
Fenomenul care apare cînd două mașini merg una în spatele alteia la distanță mică nu vine dintr-o subțiere a aerului (variația de densitate e infimă), ci din faptul că mașina din față pune aerul în mișcare, încît pentru mașina din spate viteza relativă la aer se micșorează (iar rezistența aerului e aproximativ proporțională cu pătratul vitezei, deci contează). Atenție: nu mașina din față profită în primul rînd, ci cea din spate. Dar la ciocanul nostru fenomenul acesta e foarte slab, neglijabil, pentru că pînă ajunge coada ciocanului să facă același unghi mișcarea aerului s-a stins aproape de tot, și apoi ciocanul se află în cădere, deci coada nu mai trece prin același loc să profite de acea mișcare. Și oricum antrenarea aerului de către ciocan este simetrică în raport cu direcția de cădere, deci nu avantajează orientarea în sus a cozii.
În rest în explicația dumneavoastră mai sînt doar mărunțișuri de corectat, de exemplu pi/4-urile sînt de fapt pi/2-uri.
Încă o observație: rotația ciocanului se produce în jurul centrului de masă, nu al centrului geometric al volumului. La un ciocan obișnuit centrul de masă se află la 4–6 cm de capătul greu și la 20–30 cm de capătul ușor. Asta înseamnă că antrenarea aerului, atîta cîtă e, e produsă aproape în întregime de coadă.