Kā darbojas katapulta?

The katapulta ir apburošs objekts maziem bērniem un citiem, kuri, teiksim, skatās filmas, kas attēlo karu viduslaikos, vai apmeklē muzeju ar seno gadsimtu ieročiem.

Katapultas ir vairākās pamatformās. Tas, kas jums, iespējams, ir vispazīstamākais, neapšaubāmi ir visdramatiskākais, kas slauca lielu loku, pirms tā saturs tiek nosūtīts uz jebkuru neveiksmīgu mērķi vai mērķiem.

Katapultas fizika piedāvā jauku ievadu šāviņu kustības pasaulē, kas nodarbojas ar "brīvas krišanas" situācijām, tas ir, problēmas, kurās vienīgais spēks, kas ietekmē kustīgo daļiņu, ir tas, ko rada paātrinājums gravitācijas dēļ (parasti Zemes).

Pirmās zināmās katapultas tika uzceltas aptuveni 400. gadā pirms Kristus Grieķijā. Pats agrākais modelis atgādināja tradicionālo arbaletu, kurā bulta tiek izstumta uz priekšu (t.i., paralēli zemei, ja vien mehānisms nav vērsts uz augšu). Patiesībā tradicionālā šūpoles, kaut arī dažām varbūt tiek uzskatīta par rotaļlietu, ir sava veida šāda veida katapulta.

Galvenais arbaleta stila katapultas veids, kas parādījās šajā periodā, tika saukts par ballistu. Spēku radīja metodiska virves savīšana, kas, šķērsojot saspringtās virves, lielā attālumā šķērsotu šķēpu pretējās armijās. Šīs ierīces trūkums bija noderīgs tikai pret ienaidniekiem, kurus lietotāji varēja redzēt un uz kuriem varēja cieši vērsties.

Mangoneļa katapultu sauca arī par Onager. Ja šķiet, it kā romiešiem būtu atbilde uz visu, ko grieķi darīja senatnē, vai varbūt otrādi, mangonelis ir vēl viens piemērs.

Šī katapulta izskatās kā pārejas suga starp ballistu un tradicionālo katapultu. Tas izmanto vērpes (spriegojums ap asi), kas "glabājas" virvēs, bet tās virza "flinging" roku, kad tās tiek sagrieztas, nevis izmet saturu, piemēram, akmeņus vai pat uguni "virzuļveida" kustībā.

Kaut arī tā rādiuss bija lielāks par ballistu, mangonelis bija pazīstams ar kļūdām. Tas bija vieglāk un vieglāk pārvietoties no vienas vietas uz otru.

Trebuchet pamatkonstrukcija ir svira, ar īsu roku, kas vērsta pret ienaidnieku, un garāka roka ir biznesa daļa; ass atdala abus. Īsākajai rokai tiek piemērots pretsvars, lai pievienotu spēku brīdī, kad lādiņš tiek atbrīvots no siksnas.

Šī katapulta ir divos veidos. Pirmais, a vilces trebuchet, vadīja karavīru grupa, kas pirms atbrīvošanas nospieda īso roku. Otrs, a pretdarbības trebuchet, strādāja ar to, ka karavīri koncentrējās galvenokārt uz garās rokas nocelšanu pirms atbrīvošanas.

Katapultu zinātne ir viegli izskaidrojama, izmantojot šāviņu kustības vienādojumus. Galvenais, kas jāatceras par jebkuru lādiņa kustības problēmu, ir tas, ka, kad lādiņš ir atlaists, vienīgais spēks, kam tas tiek pakļauts, ir paša svara spēks (rodas smaguma dēļ).

Kad šāviņš tiek atlaists, tam ir gan horizontālas, gan vertikālas kustības sastāvdaļas. Par laimi fiziķiem un studentiem tos var analizēt atsevišķi, jo gravitācija neietekmē horizontālo kustību. Šīs analīzes rezultāts rada vienādojumu R attālumam, kuru šāviņš veiks, ja to atbrīvos ar noteiktu sākotnējo ātrumu v₀ noteiktā leņķī θ attiecībā pret zemi:

Ja eksperimentējat ar dažādām palaišanas leņķa vērtībām, konstatējat, ka grēka 2θ vērtībai ir vislielākā vērtība 1, kad θ ir 45 grādi. Tādējādi, ja vēlaties palaist lādiņu pēc iespējas tālāk, norādiet to tieši līdz pusei tieši virs galvas un aizdedziniet!

• Skatiet Resursi par ērtu ceļvedi, kā izveidot savu maza mēroga katapultu.