Prawdopodobnie jedna z najbardziej znanych lub niesławnych broni oblężniczych — katapulta służyła do rzucania pocisków twierdza wroga, próbując albo osłabić jej obronę, albo złamać wolę chronionych wewnątrz. Z fizycznego punktu widzenia katapulta jest w rzeczywistości prostą dźwignią, z ramieniem katapulty obracającym się na punkt podparcia, aż poprzeczka zatrzyma ramię i zwolni pocisk znajdujący się w wiadrze na końcu ramię. Jeśli masz dostęp do katapulty lub zrobisz prostą - określenie siły jej działania wymaga tylko kilku pomiarów i kilku prostych obliczeń.
Zacznij od zważenia pocisku. Do niezbędnych obliczeń, które nastąpią, najlepiej jest zapisać masę w kilogramach.
Przed wystrzeleniem pocisku ustaw się w odpowiedniej pozycji, aby zmierzyć: ile czasu zajmuje ramieniu przejście z pozycji spoczynkowej do uderzenia poprzeczka, ile czasu zajmuje pociskowi osiągnięcie maksymalnej wysokości, jak daleko pokonuje pocisk i ile czasu zajmuje osiągnięcie uderzenia. Skoro katapulta porusza się z tak dużą prędkością, być może zechcesz, aby pomiar czasu przejął asystent ze stoperem, skorzystaj z wideo kamera do uchwycenia katapulty w akcji i wykonania pomiarów na podstawie materiału wideo lub skorzystaj z wielu prób, aby uzyskać wszystkie dane zwrotnica.
Wyznacz początkową prędkość poziomą vh wykorzystując odległość uderzenia pocisku d i czas potrzebny na dotarcie tam, zakładając, że pocisk poruszał się z tą samą prędkością poziomą po uderzeniu:
Wyznacz początkową prędkość pionową vv wykorzystując czas, jaki zajęło pociskowi osiągnięcie maksymalnej wysokości tmaks, przyspieszenie grawitacyjne (9,8 m/sekundę)2) oraz prędkość pionową na maksymalnej wysokości, która wynosi zero:
Aby określić całkowitą prędkość vcałkowity na podstawie prędkości poziomej vh i prędkość pionowa vv jak określono w dwóch ostatnich krokach, posługujemy się wzorem:
Następnie musimy określić przyspieszenie naszego pociskuzabiorąc prędkość początkową pocisku vcałkowity i dzieląc ją przez czas potrzebny do osiągnięcia tej prędkości tInicjał. Więc jeśli tInicjał wynosi 0,25 sekundy: