Förmodligen ett av de mest kända eller ökända belägringsvapnen - katapulten användes för att kasta projektiler i ett fiendefäste i ett försök att antingen försvaga dess försvar eller bryta de skyddade inuti. Ur en fysik synvinkel är katapulten faktiskt en enkel spak, med katapultarmen svängande på en stödpunkt tills en tvärstång stoppar armen och släpper projektilen som sitter i skopan i slutet av ärm. Om du har tillgång till en katapult eller gör en enkel - krävs det bara några få mätningar och några enkla beräkningar för att bestämma styrkan i den.
Börja med att väga din projektil. För de nödvändiga beräkningarna som följer är det bäst att registrera massan i kilogram.
Innan du startar din projektil, gå i position för att mäta: hur lång tid det tar att röra sig från viloläge till att träffa tvärstång, hur lång tid det tar för projektilen att nå maximal höjd, hur långt projektilen färdas och hur lång tid det tar för att nå slag. Eftersom katapulten rör sig i så höga hastigheter kanske du vill ha en assistent med ett stoppur som tar över tidsmätningen, använd en video kamera för att fånga katapulten i aktion och göra mätningar baserat på videofilmerna eller använda flera försök för att få all din data poäng.
Bestäm den initiala horisontella hastigheten vh med hjälp av projektilens slagavstånd d och hur lång tid det tog att komma dit, förutsatt att projektilen färdades med samma horisontella hastighet vid kollision:
Bestäm den initiala vertikala hastigheten vv med den tid det tog projektilen att nå sin maximala höjd tmax, accelerationen på grund av tyngdkraften (9,8 meter / sekund2) och den vertikala hastigheten vid maximal höjd, vilken är noll:
För att bestämma total hastighet vtotal baserat på horisontell hastighet vh och vertikal hastighet vv som bestämts i de två sista stegen, använder vi formeln:
Därefter måste vi bestämma accelerationen av vår projektilagenom att ta den inledande hastigheten för projektilen vtotal och dela den med den tid det tog för att nå den hastigheten tförsta. Så, om tförsta är 0,25 sekunder: