Sannsynligvis et av de mest berømte, eller beryktede, beleiringsvåpnene - katapulten ble brukt til å kaste prosjektiler inn i et fiendens høyborg i et forsøk på å enten svekke forsvaret eller bryte viljen til de skjulte innsiden. Fra et fysikkperspektiv er katapulten faktisk en enkel spak, med katapultarmen svingende på en støttepunkt til en tverrstang stopper armen og frigjør prosjektilet som sitter i bøtta på enden av væpne. Hvis du har tilgang til en katapult eller lager en enkel - å bestemme styrken på den krever bare noen få målinger og noen enkle beregninger.
Start med å veie prosjektilet ditt. For de nødvendige beregningene som følger, er det best å registrere massen i kilo.
Før du setter i gang prosjektilet ditt, må du komme i posisjon for å måle: hvor lang tid det tar armen å reise fra hvilestilling til å treffe tverrstang, hvor lang tid prosjektilet tar for å nå maksimal høyde, hvor langt prosjektilet beveger seg, og hvor lang tid det tar å nå støt. Siden katapulten beveger seg i så høye hastigheter, kan det være lurt å ha en assistent med stoppeklokke som tar over tidsmålingen, bruk en video kamera for å fange katapulten i aksjon, og ta målinger basert på videoopptakene eller bruk flere forsøk for å få alle dataene dine poeng.
Bestem den innledende horisontale hastigheten vh ved hjelp av prosjektilets slagavstand d og hvor lang tid det tok å komme dit, forutsatt at prosjektilet kjørte med samme horisontale hastighet ved støt:
Bestem den innledende vertikale hastigheten vv ved å bruke tiden det tok prosjektilet å nå sin maksimale høyde tmaks, akselerasjonen på grunn av tyngdekraften (9,8 meter / sekund2), og den vertikale hastigheten i maksimal høyde, som er null:
For å bestemme total hastighet vTotal basert på horisontal hastighet vh og vertikal hastighet vv som bestemt i de to siste trinnene, bruker vi formelen:
Deretter må vi bestemme akselerasjonen til prosjektilet vårtenved å ta starthastigheten til prosjektilet vTotal og dele den med tiden det tok å nå den hastigheten tførste. Så hvis tførste er 0,25 sekunder: