Sandsynligvis et af de mest berømte eller berygtede belejringsvåben - katapulten blev brugt til at kaste projektiler i en fjendtlig højborg i et forsøg på enten at svække sit forsvar eller bryde viljen hos de beskyttede inde. Fra et fysikperspektiv er katapulten faktisk en simpel løftestang, hvor katapultarmen drejer på en omdrejningspunkt, indtil en tværstang stopper armen og frigiver projektilet, der sidder i spanden i slutningen af arm. Hvis du har adgang til en katapult eller foretager en simpel - kræver det kun få målinger og nogle enkle beregninger at bestemme styrken af den.
Start med at veje dit projektil. For de nødvendige beregninger, der følger, er det bedst at registrere massen i kg.
Før du starter dit projektil, skal du komme i position for at måle: hvor lang tid det tager armen at rejse fra hvileposition til at ramme tværstang, hvor lang tid projektilet tager for at nå maksimal højde, hvor langt projektilet bevæger sig, og hvor lang tid det tager at nå slag. Da katapulten bevæger sig med så høje hastigheder, kan det være en god idé at få en assistent med et stopur til at overtage tidsmålingen, brug en video kamera til at fange katapulten i aktion og foretage målinger baseret på videomaterialet eller brug flere forsøg for at få alle dine data point.
Bestem den oprindelige vandrette hastighed vh ved hjælp af projektilets stødafstand d og den tid, det tog at komme derhen, forudsat at projektilet kørte med den samme vandrette hastighed ved stød:
Bestem den indledende lodrette hastighed vv ved hjælp af den tid, det tog projektilet at nå sin maksimale højde tmaks, accelerationen på grund af tyngdekraften (9,8 meter / sekund2) og den lodrette hastighed i maksimal højde, som er nul:
For at bestemme total hastighed vTotal baseret på vandret hastighed vh og lodret hastighed vv som bestemt i de sidste to trin bruger vi formlen:
Dernæst skal vi bestemme accelerationen af vores projektil-enved at tage projektilens indledende hastighed vTotal og dividere det med den tid, det tog at nå den hastighed tinitial. Så hvis tinitial er 0,25 sekunder: