როგორ მუშაობს კატაპულტი?

კატაპულტი მცირეწლოვანი ბავშვებისა და სხვების აღფრთოვანების საგანია, რომლებიც, მაგალითად, უყურებენ შუასაუკუნეების დროინდელი ომის ამსახველ ფილმებს ან ათვალიერებენ მუზეუმს, რომელშიც წარმოდგენილია იარაღი საუკუნეების წინ.

კატაპულტები რამდენიმე ძირითადი ფორმისაა. ის, რასაც თქვენ ალბათ ყველაზე კარგად იცნობთ, სავარაუდოდ, ყველაზე დრამატულია, რომელიც დიდ რკალში გაჟღენთილია, სანამ მისი შინაარსი გაგზავნით სამწუხარო სამიზნეზე ან მიზნებზე.

კატაპულტის ფიზიკა გთავაზობთ ლამაზ შესავალს ჭურვის მოძრაობის სამყაროში, რომელიც ეხება "თავისუფალი ვარდნის" სიტუაციებს, პრობლემები, რომელთა მოძრავ ნაწილაკზე მოქმედებს ერთადერთი ძალა ის არის, რაც გამოწვეულია აჩქარებით სიმძიმის გამო (ჩვეულებრივ) დედამიწის).

პირველი ცნობილი კატაპულტები აშენდა დაახლოებით ჩვენს წელთაღრიცხვამდე 400 წელს საბერძნეთში. ყველაზე ადრეული მოდელი ჰგავდა ტრადიციულ არბალეტს, რომელშიც ისარი გამოისროლეს წინა მიმართულებით (ანუ მიწის პარალელურად, თუ მექანიზმი ზევით არ არის დახრილი). სინამდვილეში, ტრადიციული სლინგი, მართალია, ზოგიერთისთვის სათამაშოდ მიიჩნევა, მაგრამ ამგვარი კატაპულტია.

ამ პერიოდში წარმოქმნილი ჯოჯოხეთის სტილის მთავარი კატაპულტი ეწოდებოდა ბალისტას. ძალა წარმოიქმნა საბაგიროს მეთოდური გადატრიალებით, რომელიც შუბს დიდ მანძილზე ატარებდა დაპირისპირებულ ჯარებში, როდესაც დაჭერილი ბაგირები იჭრებოდა. ამ მოწყობილობას ჰქონდა მინუსი, რომ ის სასარგებლო იყო მხოლოდ მტრის წინააღმდეგ, რომელსაც მომხმარებლები ხედავდნენ და მიზნად ისახავდნენ მათ.

მანგონელის კატაპულტს ასევე უწოდებდნენ ონაგერს. თუ ისე ჩანს, თითქოს რომაელებს ჰქონდათ პასუხი ყველაფერზე, რაც ბერძნებმა გააკეთეს ძველად, ან შესაძლოა პირიქით, მანგონელი წარმოადგენს კიდევ ერთ მაგალითს.

ეს კატაპულტი გარდამავალ სახეობას ჰგავს ბალისტასა და ტრადიციულ კატაპულტს შორის. ის იყენებს ბრუნვა (ღერძის გარშემო დაძაბულობა) "ინახება" თოკებში, მაგრამ ისინი მართავენ "მოქნეულ" მკლავს მოჭრისას და არა შინაარსის ამოფრქვევას, როგორიცაა ქანების ან თუნდაც ცეცხლის "დგუშის მსგავსი" მოძრაობით.

მიუხედავად იმისა, რომ ბალისტაზე მეტი დიაპაზონი ჰქონდა, მანგონელი იყო არაზუსტი. ამასთან, ადგილიდან ადგილი უფრო მსუბუქი და ადვილი იყო.

ტრებუჩეტის ძირითადი დიზაინი არის ბერკეტი, მოკლე მკლავი მტრისკენ, ხოლო გრძელი მკლავი წარმოადგენს ბიზნესის ნაწილს; ღერძი ჰყოფს ორს. საწინააღმდეგო წონას მიმართავენ მოკლე მკლავს, რათა ძალა დაემატოს ჭურვიდან სლინგისგან გამოყოფის დროს.

ეს კატაპულტი ორი ფორმისაა. პირველი, ა წევის trebuchet, მოქმედებდა ჯარისკაცთა ჯგუფი, რომლებიც გაათავისუფლებდნენ მოკლე მკლავს. სხვა, ა კონტრპროდუქტი ტრებუჩეტიმუშაობდნენ იმით, რომ ჯარისკაცებმა თავიანთი ძალისხმევა ძირითადად გაათავისუფლებამდე გრძელი მკლავის ჩამოწევაზე გააკეთეს.

კატაპულტების უკან მყოფი მეცნიერება მარტივად აიხსნება ჭურვის მოძრაობის განტოლებების გამოყენებით. ჭურვის მოძრაობის ნებისმიერი პრობლემის შესახებ მთავარია გვახსოვდეს, რომ ჭურვი განთავისუფლებისთანავე მას ექვემდებარება მხოლოდ საკუთარი წონის (სიმძიმის შედეგად წარმოქმნილი) ძალა.

ჭურვის გამოყოფის დროს მას აქვს ჰორიზონტალური და ვერტიკალური მოძრაობის კომპონენტები. ფიზიკოსებისა და სტუდენტების საბედნიეროდ, ეს შეიძლება ცალკე იქნას გაანალიზებული, რადგან გრავიტაცია გავლენას არ ახდენს ჰორიზონტალურ მოძრაობაზე. ამ ანალიზის შედეგად წარმოიქმნება განტოლება R მანძილის მანძილზე, რომლის დროსაც ჭურვი გაივლის, თუ გათავისუფლდება მოცემული საწყისი სიჩქარით v₀ მითითებული კუთხით θ მიწის მიმართ:

თუ გაშვების კუთხისთვის სხვადასხვა მნიშვნელობებს ექსპერიმენტებს ჩაატარებთ, აღმოაჩენთ, რომ ცოდვის 2θ მნიშვნელობას აქვს უდიდესი მნიშვნელობა, 1, როდესაც θ 45 გრადუსია. ამრიგად, თუ გსურთ ჭურვის გაშვება შეძლებისდაგვარად შეძლებისდაგვარად, მიუთითეთ იგი შუა ნაწილამდე პირდაპირ პირდაპირ ზემოდან და გაისროლეთ!

• იხილეთ საკუთარი რესურსების სახელმძღვანელო საკუთარი მცირე ზომის კატაპულტის შესაქმნელად.