Probablemente una de las armas de asedio más famosas o infames: la catapulta se utilizó para lanzar proyectiles en una fortaleza enemiga en un intento de debilitar sus defensas o romper la voluntad de los protegidos adentro. Desde el punto de vista de la física, la catapulta es en realidad una palanca simple, con el brazo de la catapulta girando sobre un fulcro hasta que una barra transversal detiene el brazo y libera el proyectil que se encuentra en el cubo al final de la brazo. Si tiene acceso a una catapulta o hace una simple, determinar la fuerza de la misma solo requiere algunas medidas y algunos cálculos simples.
Empiece por pesar su proyectil. Para los cálculos necesarios que siguen, es mejor registrar la masa en kilogramos.
Antes de lanzar su proyectil, póngase en posición para medir: cuánto tiempo tarda el brazo en viajar desde la posición de reposo hasta golpear el barra transversal, cuánto tiempo tarda el proyectil en alcanzar la altura máxima, qué tan lejos viaja el proyectil y cuánto tarda en alcanzar el impacto. Dado que la catapulta se mueve a velocidades tan altas, es posible que desee que un asistente con un cronómetro se encargue de la medición del tiempo, use un video cámara para capturar la catapulta en acción y tomar medidas basadas en el metraje de video o usar múltiples pruebas para obtener todos sus datos puntos.
Determine la velocidad horizontal inicial vh utilizando la distancia de impacto del proyectil d y el tiempo que tardó en llegar allí, suponiendo que el proyectil viajaba a la misma velocidad horizontal en el momento del impacto:
Determine la velocidad vertical inicial vv utilizando el tiempo que tardó el proyectil en alcanzar su altura máxima tmax, la aceleración debida a la gravedad (9,8 metros / segundo2), y la velocidad vertical a la altura máxima, que es cero:
Para determinar la velocidad total vtotal basado en la velocidad horizontal vh y velocidad vertical vv como se determina en los dos últimos pasos, usamos la fórmula:
A continuación, necesitamos determinar la aceleración de nuestro proyectil.atomando la velocidad inicial del proyectil vtotal y dividiéndolo por el tiempo que tardó en alcanzar esa velocidad tinicial. Entonces, si tinicial es de 0,25 segundos: