Як працює катапульта?

катапульта є об’єктом захоплення маленьких дітей та інших людей, які, скажімо, дивляться фільми, що зображують війни в середньовічні часи, або відвідують музей із зброєю століть тому.

Катапульти бувають декількох основних форм. Той, котрий вам, мабуть, найбільш знайомий, є, мабуть, найбільш драматичним, прокручуючи велику дугу перед тим, як відправити її вміст до будь-якої нещасної цілі чи цілей, що лежать нижче.

Фізика катапульти пропонує гарне введення у світ руху снаряда, який має справу із ситуаціями "вільного падіння", тобто проблеми, в яких єдиною силою, що впливає на рухому частинку, є сила, яка виникає внаслідок прискорення внаслідок дії сили тяжіння (зазвичай Землі).

Перші відомі катапульти були побудовані десь близько 400 р. До н. Е. В Греції. Найдавніша модель нагадувала традиційний арбалет, у якому стріла викидається вперед (тобто паралельно землі, якщо механізм не нахилений вгору). Насправді традиційна рогатка, хоча, можливо, її розглядають як іграшку, - це свого роду катапульта такого роду.

Основним типом катапульти в стилі арбалета, що з’явилася в цей період, називали балісту. Сила генерувалась методичним скручуванням мотузки, яка би відкидала спис на великі відстані у протилежних армій, коли натягнуті натягнуті мотузки. Цей пристрій мав той недолік, що був корисним лише проти ворогів, яких користувачі могли бачити та прицільно прицілюватись.

Катапульта мангонель також називалася Онагаром. Якщо здається, що римляни мали відповідь на все, що робили греки в давнину, або, може бути, навпаки, мангонель є ще одним прикладом.

Ця катапульта виглядає як перехідний вид між балістою та традиційною катапультою. Це використовує кручення (натяг навколо осі), "зберігається" у мотузках, але вони рухають "кидаючу" руку при різанні, а не кидають вміст, такий як каміння або навіть стріляють "поршневим" рухом.

Маючи більшу дальність польоту, ніж баліста, мангонель, як відомо, був неточним. Однак було легше і легше переїжджати з місця на місце.

Основна конструкція требюше - це важіль із коротким плечем, спрямованим до ворога, а довшим плечем - ділова частина; вісь розділяє два. На коротшу руку застосовується противага, щоб додати зусилля в точці, коли снаряд звільняється від стропа.

Ця катапульта буває двох видів. Перший, a тяговий требюше, був оперований групою солдатів, що штовхали коротку руку перед звільненням. Інший, а протилежність требюше, працював завдяки тому, що солдати зосереджували свої зусилля головним чином на тому, щоб замість цього звільнити довгу руку.

Науку, яка стоїть за катапультами, легко пояснити, використовуючи рівняння руху снаряда. Ключове, що слід пам’ятати про будь-яку проблему руху снаряда, це те, що після випуску снаряда єдиною силою, на яку він діє, є сила його власної ваги (внаслідок сили тяжіння).

Коли снаряд випущений, він має як горизонтальну, так і вертикальну складові руху. На щастя для фізиків та студентів, їх можна проаналізувати окремо, оскільки гравітація не впливає на горизонтальний рух. Результат цього аналізу дає рівняння для відстані R, яку пройде снаряд, якщо його випустити із заданою початковою швидкістю v₀ під заданим кутом θ відносно землі:

Якщо ви експериментуєте з різними значеннями кута запуску, ви виявите, що значення sin 2θ має найбільше значення 1, коли θ становить 45 градусів. Таким чином, якщо ви хочете запустити снаряд якомога далі, направте його рівно на півдорозі до точки прямо над головою і стріляйте геть!

• Зверніться до «Ресурсів», щоб отримати зручний посібник зі створення власної невеликої катапульти.