Probabilmente una delle più famose o famigerate armi d'assedio: la catapulta veniva usata per lanciare proiettili in una roccaforte nemica nel tentativo di indebolirne le difese o di infrangere la volontà di coloro che sono al riparo dentro. Da un punto di vista fisico, la catapulta è in realtà una semplice leva, con il braccio della catapulta imperniato su un fulcro fino a quando una traversa ferma il braccio e rilascia il proiettile seduto nel secchio alla fine del braccio. Se hai accesso a una catapulta o ne fai una semplice, determinarne la forza richiede solo poche misurazioni e alcuni semplici calcoli.
Inizia pesando il tuo proiettile. Per i calcoli necessari che seguono, è meglio registrare la massa in chilogrammi.
Prima di lanciare il tuo proiettile, mettiti in posizione per misurare: quanto tempo impiega il braccio per spostarsi dalla posizione di riposo al colpo traversa, quanto tempo impiega il proiettile per raggiungere la massima altezza, quanto lontano viaggia il proiettile e quanto tempo impiega per raggiungere l'impatto. Poiché la catapulta si muove a velocità così elevate, potresti voler avere un assistente con un cronometro che si occupi della misurazione del tempo, usa un video fotocamera per catturare la catapulta in azione e prendere misurazioni in base alle riprese video o utilizzare più prove per ottenere tutti i tuoi dati punti.
Determinare la velocità orizzontale iniziale vh utilizzando la distanza d'impatto del proiettile d e il tempo impiegato per arrivarci, supponendo che il proiettile viaggiasse alla stessa velocità orizzontale al momento dell'impatto:
Determinare la velocità verticale iniziale vv usando il tempo impiegato dal proiettile per raggiungere la sua altezza massima tmax, l'accelerazione di gravità (9,8 metri/secondo)2), e la velocità verticale all'altezza massima, che è zero:
Per determinare la velocità totale vtotale basato sulla velocità orizzontale vh e velocità verticale vv come determinato negli ultimi due passaggi, utilizziamo la formula:
Successivamente, dobbiamo determinare l'accelerazione del nostro proiettileunprendendo la velocità iniziale del proiettile vtotale e dividendolo per il tempo impiegato per raggiungere quella velocità tiniziale. Quindi, se tiniziale è 0,25 secondi: