Provavelmente uma das armas mais famoso, ou infame, de cerco - a catapulta foi usada para lançar projéteis em uma fortaleza do inimigo em uma tentativa de enfraquecer tanto as suas defesas ou quebrar a vontade daqueles abrigada dentro. A partir de uma física ponto de vista, a catapulta é, na verdade, uma alavanca simples, com o braço de articulação catapulta sobre um ponto de apoio até uma barra pára o braço e liberta o projéctil sentado no balde na extremidade do braço. Se você tem acesso a uma catapulta ou fazer um simples - para determinar a força de ele requer apenas algumas medidas e alguns cálculos simples.
Coisas que você precisa
- Catapulta
- Projétil
- Cronômetro
- Fita métrica
- Escala
Determinar a força de sua catapulta
Comece por pesando o seu projéctil. Para os cálculos necessários que se seguem, é melhor para gravar a massa em quilogramas.
Antes de lançar o seu projéctil, entrar em posição para medir: quanto tempo leva o braço para viajar a partir da posição de repouso para bater na trave, quanto tempo o projétil leva para chegar a altura máxima, até que ponto as viagens de projéteis e quanto tempo leva para chegar impacto . Desde a catapulta move um velocidades tão altas - você pode querer ter um assistente com uma aquisição cronómetro um dos medição do tempo, usar uma câmera de vídeo para capturar a catapulta em ação e tomar medidas com base em imagens de vídeo, ou usar vários ensaios para obter todos os seus pontos de dados.
Determine a velocidade horizontal inicial (VH) utilizando a distância do projétil de impacto (d) e o comprimento de tempo que levou para chegar lá, assumindo que o projétil estava viajando na mesma velocidade horizontal no momento do impacto: (Th): Vh = d / Th . Por exemplo, uma distância de 100 metros em 10 segundos é: Vh = 100/10 = 10 metros por segundo.
Determinar a velocidade vertical inicial (VV) usando o tempo que levou o projéctil para atingir a sua altura máxima (Tmax), a aceleração da gravidade (-9,8 m / s ^ 2) e a velocidade vertical na altura máxima, que é zero: Vv = 0 - (gravidade Tmax). Assim, se o projétil levou cinco segundo para chegar a altura máxima: Vv = 0 - (-9,8 5 segundos) = 49,4 metros / segundo.
Para determinar a velocidade total (VTOTAL) com base na velocidade horizontal (VH) e velocidade vertical (VV), tal como determinado nos dois últimos passos, usamos a fórmula: VTOTAL = raiz quadrada de (+ Vv quadrado Vh ao quadrado). Usando os números dados nas etapas anteriores obteríamos: VTOTAL = a raiz quadrada de (10 ^ 2 + 49,4 ^ 2) = a raiz quadrada de (100 + 2440) = cerca de 50 metros / segundo.
Em seguida, precisamos determinar a aceleração do nosso projétil (Aproj), tomando a velocidade inicial do projéctil (Vinitial) e dividindo-o pelo tempo que levou para chegar a essa velocidade (Tinitial). Então, se Tinitial é de 0,25 segundos: Aproj = Vinitial / Tinitial = 50 / 0,25 = 200 metros / segundo ^ 2.
Multiplique esta aceleração (Aproj) pela massa do projétil (mproj traz outras) e você tem a quantidade de força exercida pela catapulta (FCAT) sobre o projétil. Então, se mproj traz outras é de 1 kg: FCAT = mproj traz outras x Aproj = 1 x 200 = 200 kg * m segunda ^ 2 = 200 Newtons (a unidade padrão de força) /.
dicas & avisos
- É melhor usar uma fita métrica para registrar seus dados uma vez a figura mais simples para a aceleração da gravidade (-9,8 metros / segundo ^ 2) está na métrica.
- Antes de disparar sua catapulta, certifique-se de que ele não vai causar danos a pessoas ou bens.
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