The katapult je objekt fascinacije male djece i drugih koji, recimo, gledaju filmove koji prikazuju ratovanje tijekom srednjovjekovnih vremena ili posjećuju muzej s oružjem od prije više stoljeća.
Katapulti postoje u nekoliko osnovnih oblika. Onaj koji vam je možda najpoznatiji je vjerojatno najdramatičniji, prolazeći velikim lukom prije slanja njegovog sadržaja prema bilo kojem nesretnom cilju ili ciljevima.
Fizika katapulta nudi lijep uvod u svijet gibanja projektila koji se bavi situacijama "slobodnog pada", tj. problemi kod kojih je jedina sila koja utječe na pokretnu česticu ona koja je posljedica ubrzanja uslijed gravitacije (obično Zemljine).
Balista
Prvi poznati katapulti izgrađeni su negdje oko 400. pne. U Grčkoj. Najraniji model nalikovao je tradicionalnom samostrelu, u kojem se strelica izbacuje u smjeru naprijed (tj. Paralelno s tlom ako mehanizam nije nagnut prema gore). Zapravo, tradicionalna praćka, iako se nekome možda smatra igračkom, svojevrsni je katapult ove vrste.
Glavna vrsta katapulta u obliku samostrela koja se pojavila u tom razdoblju zvala se balista. Sila je generirana metodičkim uvrtanjem užeta, koje bi bacalo koplje na velike daljine u suprotstavljene vojske kad bi se prerezale napete užadi. Ovaj je uređaj imao nedostatak što je koristan samo protiv neprijatelja koje su korisnici mogli vidjeti i usmjeriti prema njima.
Mangonel
Katapult od mangonela zvao se i Onager. Ako se čini kao da su Rimljani imali odgovor na sve ono što su Grci radili u davna vremena, ili možda obrnuto, mangonel predstavlja još jedan primjer.
Ovaj katapult izgleda poput prijelazne vrste između baliste i tradicionalnog katapulta. Koristi se torzija (zatezanje oko osi) "pohranjeno" u konopcima, ali oni pokreću "lepršavu" ruku kad se režu, a ne bacaju sadržaj poput kamenja ili čak vatre u "klipnom" pokretu.
Iako je imao veći domet od baliste, mangonel je bio notorno netočan. Bilo je, međutim, lakše i lakše se kretati s mjesta na mjesto.
Trebuchet
Osnovni dizajn trebušeta je poluga, kratka ruka okrenuta prema neprijatelju, a dulja ruka dio poslovanja; osovina ih razdvaja. Protivuteg se nanosi na kraću ruku kako bi se dodala sila na mjestu ispuštanja projektila iz remena.
Ovaj katapult dolazi u dva oblika. Prva, a vučni trebuchet, upravljala je skupina vojnika koja je gurala kratku ruku prije puštanja. Drugi, a protuteža trebuchet, djelovao tako što su vojnici usmjeravali svoje napore uglavnom na povlačenje duge ruke umjesto puštanja.
Fizika katapulta
Znanost koja stoji iza katapulta lako se objašnjava pomoću jednadžbi kretanja projektila. Ključna stvar koju trebate zapamtiti u vezi s bilo kojim problemom kretanja projektila je da nakon što je projektil otpušten, jedina sila kojoj se podvrgava jest sila vlastite težine (koja proizlazi iz gravitacije).
Kada se projektil pusti, on ima i vodoravnu i okomitu komponentu gibanja. Srećom za fizičare i studente, oni se mogu analizirati odvojeno, jer gravitacija ne utječe na vodoravno gibanje. Rezultat ove analize daje jednadžbu za udaljenost R koju će projektil prijeći ako se pusti zadanom početnom brzinom v0 pod određenim kutom θ u odnosu na tlo:
R = \ frac {v_ {0} ^ 2sin 2 \ theta} {g}
Ako eksperimentirate s različitim vrijednostima kuta lansiranja, ustanovit ćete da vrijednost sin 2θ ima najveću vrijednost 1 kada je θ 45 stupnjeva. Stoga, ako želite lansirati projektil što je dalje moguće, usmjerite ga točno na pola puta do točke izravno iznad glave i zapucajte!
- Pogledajte Resurse za priručni vodič za izradu vlastitog malog katapulta.