Вероятно, одно из самых известных или печально известных осадных орудий - катапульта использовалась для метания снарядов в оплот врага в попытке ослабить его оборону или сломить волю тех, кто укрылся внутри. С точки зрения физики, катапульта на самом деле представляет собой простой рычаг с рычагом, поворачивающимся на рычаге. опоры, пока перекладина не остановит руку и не выпустит снаряд, находящийся в ведре в конце рука. Если у вас есть доступ к катапульте или у вас есть простая катапульта - определение ее силы требует всего нескольких измерений и некоторых простых вычислений.
Начните с взвешивания снаряда. Для последующих расчетов лучше всего записывать массу в килограммах.
Перед запуском снаряда примите положение, чтобы измерить: сколько времени требуется руке, чтобы перейти из положения покоя до попадания в поперечина, сколько времени требуется снаряду, чтобы достичь максимальной высоты, как далеко улетает снаряд и сколько времени требуется, чтобы достичь удара. Поскольку катапульта движется с такой высокой скоростью, вы можете попросить помощника с секундомером взять на себя измерение времени, используйте видео камера, чтобы запечатлеть катапульту в действии, и проводить измерения на основе видеозаписи или использовать несколько проб, чтобы получить все ваши данные точки.
Определить начальную горизонтальную скорость vчас с использованием расстояния удара d снаряда и времени, которое потребовалось, чтобы добраться туда, предполагая, что снаряд двигался с той же горизонтальной скоростью при ударе:
Определите начальную вертикальную скорость vv используя время, за которое снаряд достиг максимальной высоты tМаксимум, ускорение свободного падения (9,8 м / сек.2), а вертикальная скорость на максимальной высоте равна нулю:
Для определения полной скорости vобщее на основе горизонтальной скорости vчас и вертикальная скорость vv как определено на последних двух шагах, мы используем формулу:
Далее нам нужно определить ускорение нашего снаряда.авзяв начальную скорость снаряда vобщее и разделив его на время, необходимое для достижения этой скорости tисходный. Итак, если tисходный составляет 0,25 секунды:
