Probablement l'une des armes de siège les plus célèbres ou les plus infâmes - la catapulte a été utilisée pour lancer des projectiles dans une forteresse ennemie dans le but soit d'affaiblir ses défenses, soit de briser la volonté de ceux qui sont abrités à l'intérieur. D'un point de vue physique, la catapulte est en fait un simple levier, le bras de la catapulte pivotant sur un point d'appui jusqu'à ce qu'une barre transversale arrête le bras et libère le projectile assis dans le seau à la fin de la bras. Si vous avez accès à une catapulte ou en fabriquez une simple, déterminer sa force ne nécessite que quelques mesures et quelques calculs simples.
Commencez par peser votre projectile. Pour les calculs nécessaires qui suivent, il est préférable d'enregistrer la masse en kilogrammes.
Avant de lancer votre projectile, mettez-vous en position pour mesurer: combien de temps il faut au bras pour passer de la position de repos à l'impact barre transversale, combien de temps le projectile met pour atteindre la hauteur maximale, jusqu'où le projectile se déplace et combien de temps il faut pour atteindre l'impact. Étant donné que la catapulte se déplace à de telles vitesses, vous voudrez peut-être qu'un assistant avec un chronomètre prenne en charge la mesure du temps, utilisez une vidéo caméra pour capturer la catapulte en action et prendre des mesures basées sur la séquence vidéo ou utiliser plusieurs essais pour obtenir toutes vos données points.
Déterminer la vitesse horizontale initiale vh en utilisant la distance d'impact d du projectile et le temps qu'il a mis pour y arriver, en supposant que le projectile se déplaçait à la même vitesse horizontale lors de l'impact :
Déterminer la vitesse verticale initiale vv en utilisant le temps qu'il a fallu au projectile pour atteindre sa hauteur maximale tmax, l'accélération due à la gravité (9,8 mètres/seconde2), et la vitesse verticale à la hauteur maximale, qui est nulle :
Pour déterminer la vitesse totale vle total basé sur la vitesse horizontale vh et vitesse verticale vv comme déterminé dans les deux dernières étapes, nous utilisons la formule :
Ensuite, nous devons déterminer l'accélération de notre projectileuneen prenant la vitesse initiale du projectile vle total et en la divisant par le temps qu'il a fallu pour atteindre cette vitesse tinitiale. Donc, si tinitiale est de 0,25 seconde :