The katapult je predmet navdušenja za majhne otroke in druge, ki recimo gledajo filme, ki prikazujejo bojevanje v srednjem veku, ali obiščejo muzej z orožjem izpred stoletij.
Katapulti so v več osnovnih oblikah. Tisti, ki ga morda najbolj poznate, je verjetno najbolj dramatičen, saj pomete skozi velik lok, preden njegovo vsebino odpelje proti kateremu koli nesrečnemu cilju ali ciljem.
Fizika katapulta ponuja lep uvod v svet gibanja izstrelkov, ki se ukvarja s situacijami "prostega padca", to je, težave, pri katerih je edina sila, ki vpliva na premikajoči se delček, tista, ki je posledica pospeška zaradi gravitacije (običajno Zemlje).
Ballista
Prvi znani katapulti so bili zgrajeni okoli leta 400 pred našim štetjem v Grčiji. Najzgodnejši model je spominjal na tradicionalni samostrel, pri katerem je puščica izvržena v smeri naprej (tj. Vzporedno s tlemi, razen če je mehanizem nagnjen navzgor). Dejansko je tradicionalna frača, čeprav je nekaterim morda videti kot igrača, nekakšen tovrstni katapult.
Glavna vrsta katapulta v obliki samostrela, ki se je pojavila v tem obdobju, se je imenovala balista. Sila je bila ustvarjena z metodičnim sukanjem vrvi, ki bi pri prerezanih napetih vrveh vrgla sulico na velike razdalje v nasprotnih vojskah. Slaba stran te naprave je bila, da je bila uporabna samo proti sovražnikom, ki so jih uporabniki lahko videli in jih natančno ciljali.
Mangonel
Mangonel katapult se je imenoval tudi Onager. Če se zdi, da so Rimljani odgovorili na vse, kar so Grki počeli v starih časih, ali morda obratno, je mangonel še en primer.
Ta katapult izgleda kot prehodna vrsta med balisto in tradicionalnim katapultom. Uporablja torzija (napetost okoli osi), "shranjena" v vrveh, vendar te pri rezanju poganjajo "plavajočo" roko in ne vržejo vsebine, kot so kamenje ali celo ogenj v "batnem" gibanju.
Čeprav je imel mangonel večji domet kot balista, je bil mangonel očitno netočen. Bilo pa je lažje in lažje se je premikalo od kraja do kraja.
Trebuchet
Osnovna zasnova trebušet je vzvod s kratko roko, obrnjeno proti sovražniku, in daljšo roko, ki je poslovni del; os ločuje oba. Na krajšo roko se nanese protiutež, ki doda silo v točki, ko se izstrelek sprosti iz zanke.
Ta katapult je v dveh oblikah. Prvi, a vlečni trebušet, je pred izpustom upravljala skupina vojakov, ki so potiskali kratko roko. Drugi, a protiutež trebuchet, delal tako, da so vojaki osredotočili svoja prizadevanja predvsem na spuščanje dolge roke namesto pred izpustom.
Fizika katapulta
Znanost, ki stoji za katapulti, je enostavno razložiti z uporabo enačb gibanja izstrelka. Ključna stvar, ki si jo je treba zapomniti pri kateri koli težavi s premikanjem izstrelka, je, da je po izpustu izstreljena edina sila, ki ji je izpostavljena sila lastne teže (ki je posledica gravitacije).
Ko se izstrelek sprosti, ima tako vodoravni kot navpični sestavni del gibanja. Na srečo fizikov in študentov jih je mogoče analizirati ločeno, saj gravitacija ne vpliva na vodoravno gibanje. Rezultat te analize daje enačbo za razdaljo R, ki jo bo izstrelil projektil, če bo sproščen z dano začetno hitrostjo v0 pod določenim kotom θ glede na tla:
R = \ frac {v_ {0} ^ 2sin 2 \ theta} {g}
Če eksperimentirate z različnimi vrednostmi kota izstrelitve, ugotovite, da ima vrednost sin 2θ največjo vrednost 1, ko je θ 45 stopinj. Če želite izstreliti izstrelek, kolikor je le mogoče, ga usmerite natanko na polovico do točke neposredno nad glavo in sprožite!
- V priročniku si oglejte priročnik za izdelavo lastnega manjšega katapulta.