Sadržaj
Vjerojatno jedno od najpoznatijih, ili zloglasnih oružja za opsadu - katapult je korišten za bacanje projektila u neprijateljsko uporište u pokušaju da oslabi svoju obranu ili razbije volju onih zaklonjenih unutra. S fizičke točke gledišta, katapult je zapravo jednostavna poluga, pri čemu se katapultna ruka okreće na pragu sve dok križna traka ne zaustavi ruku i ne pusti projektil koji sjedi u kanti na kraju ruke. Ako imate pristup katapultu ili napravite jednostavan, za njegovo određivanje potrebno je samo nekoliko mjerenja i nekoliko jednostavnih izračuna.
Određivanje sile vašeg katapulta
Započnite vaganjem projektila. Za potrebne izračune koji slijede najbolje je masu zabilježiti u kilogramima.
Prije lansiranja projektila postavite se u položaj za mjerenje: koliko vremena je potrebno da se ruka kreće iz položaja mirovanja do udaranja po prečki, koliko vremena projektil treba postići maksimalnu visinu, koliko daleko projektil putuje i koliko treba vremena da dođe do udara , Budući da se katapult kreće tako velikim brzinama - možda ćete poželjeti imati pomoćnika za štopericu jedno od mjerenja vremena, upotrijebite video kameru za snimanje katapulta u akciji i mjerenje na temelju video zapisa ili koristite višestruka ispitivanja da biste dobili sve svoje podatkovne točke.
Odredite početnu vodoravnu brzinu (Vh) pomoću udaljenosti udara (d) projektila i dužinu vremena koje je bilo potrebno da biste stigli tamo, pretpostavljajući da je projektil putovao istom horizontalnom brzinom pri udarcu: (Th): Vh = d / Th , Na primjer, udaljenost od 100 metara u 10 sekundi iznosi: Vh = 100/10 = 10 metara u sekundi.
Odredite početnu vertikalnu brzinu (Vv) koristeći vrijeme koje je trebalo da projektil dostigne svoju maksimalnu visinu (Tmax), ubrzanje gravitacije (-9,8 metara / sekundi ^ 2) i vertikalnu brzinu na maksimalnoj visini, koja je nula: Vv = 0 - (gravitacija * Tmax). Dakle, ako je projektilu trebalo 5 sekundi da dosegne maksimalnu visinu: Vv = 0 - (-9,8 * 5 sekundi) = 49,4 metara / sekunda.
Da bismo odredili ukupnu brzinu (Vtotal) na temelju horizontalne brzine (Vh) i vertikalne brzine (Vv) kako je određena u posljednja dva koraka, koristimo formulu: Vtotal = kvadratni korijen (Vv kvadrat + Vh kvadrat). Pomoću brojeva navedenih u prethodnim koracima dobili bismo: Vtotal = kvadratni korijen od (10 ^ 2 + 49,4 ^ 2) = kvadratni korijen od (100 + 2440) = oko 50 metara / sekunda.
Zatim moramo odrediti ubrzanje našeg projektila (Aproj) uzimanjem početne brzine projektila (Vinitial) i dijeljenjem ga s vremenom potrebno za postizanje te brzine (Tinitial). Dakle, ako je Tinitial 0,25 sekunde: Aproj = Vinitial / Tinitial = 50 / 0,25 = 200 metara / sekunda ^ 2.
Pomnožite ovo ubrzanje (Aproj) s masom projektila (Mproj) i dobit ćete količinu sile koju katapult (Fcat) djeluje na projektil. Dakle, ako je Mproj 1 kilogram: Fcat = Mproj x Aproj = 1 x 200 = 200 kg * m / sekunda ^ 2 = 200 Newtona (standardna jedinica sile).