Probabil una dintre cele mai faimoase sau infame arme de asediu - catapulta a fost folosită pentru a arunca proiectile în o fortăreață inamică în încercarea de a-și slăbi apărarea sau de a sparge voința celor adăpostiți interior. Din punct de vedere al fizicii, catapulta este de fapt o pârghie simplă, cu brațul catapultă pivotând pe un punctul de sprijin până când o bară transversală oprește brațul și eliberează proiectilul așezat în găleată la capătul braţ. Dacă aveți acces la o catapultă sau faceți una simplă - determinarea forței acesteia necesită doar câteva măsurători și câteva calcule simple.
Începeți prin a vă cântări proiectilul. Pentru calculele necesare care urmează, cel mai bine este să înregistrați masa în kilograme.
Înainte de a lansa proiectilul, ajungeți la poziția de măsurat: cât durează brațul pentru a călători de la poziția de repaus până la lovirea bara transversală, cât durează proiectilul pentru a atinge înălțimea maximă, cât de departe se deplasează proiectilul și cât durează să atingă impactul. Deoarece catapulta se mișcă la viteze atât de mari, poate doriți ca un asistent cu cronometru să preia măsurarea timpului, utilizați un videoclip camera pentru a captura catapulta în acțiune și pentru a face măsurători pe baza filmărilor video sau pentru a utiliza mai multe încercări pentru a obține toate datele dvs. puncte.
Determinați viteza orizontală inițială vh folosind distanța de impact d a proiectilului și durata de timp necesară pentru a ajunge acolo, presupunând că proiectilul se deplasa cu aceeași viteză orizontală la impact:
Determinați viteza verticală inițială vv folosind timpul necesar proiectilului pentru a atinge înălțimea maximă tmax, accelerația datorată gravitației (9,8 metri / secundă)2), și viteza verticală la înălțimea maximă, care este zero:
Pentru a determina viteza totală vtotal pe baza vitezei orizontale vh și viteza verticală vv așa cum s-a determinat în ultimii doi pași, folosim formula:
Apoi, trebuie să determinăm accelerarea proiectilului nostruAluând viteza inițială a proiectilului vtotal și împărțindu-l la timpul necesar pentru a atinge acea viteză tiniţială. Deci, dacă tiniţială este 0,25 secunde: