Probablemente una de las armas de asedio m谩s famosas e infames: la catapulta se utiliz贸 para lanzar proyectiles en un basti贸n enemigo en un intento de debilitar sus defensas o de romper la voluntad de los que est谩n al abrigo. Desde un punto de vista f铆sico, la catapulta es en realidad una simple palanca, con el brazo de la catapulta girando sobre un punto de apoyo hasta que una barra transversal detiene el brazo y libera el proyectil que se encuentra en el cubo al final del brazo. Si tiene acceso a una catapulta o hace una simple, determinar su fuerza solo requiere unas pocas medidas y algunos c谩lculos simples.
determinando la fuerza de tu catapulta
Comience pesando su proyectil. para los c谩lculos necesarios que siguen, es mejor registrar la masa en kilogramos.
antes de lanzar su proyectil, p贸ngase en posici贸n para medir: cu谩nto tarda el brazo en desplazarse desde la posici贸n de reposo para golpear la barra transversal, cu谩nto tarda el proyectil en alcanzar la altura m谩xima, qu茅 tan lejos viaja el proyectil y cu谩nto tarda en alcanzar el impacto . ya que la catapulta se mueve a velocidades tan altas, es posible que desee tener un asistente con un cron贸metro que tome una de las mediciones de tiempo, use una c谩mara de video para capturar la catapulta en acci贸n y tome medidas basadas en las secuencias de video, o use varias pruebas para obtener todos sus puntos de datos.
determine la velocidad horizontal inicial (vh) usando la distancia de impacto del proyectil (d) y la cantidad de tiempo que tom贸 para llegar all铆, asumiendo que el proyectil viajaba a la misma velocidad horizontal en el impacto: (th): vh = d / th . por ejemplo, una distancia de 100 metros a 10 segundos es: vh = 100/10 = 10 metros por segundo.
determine la velocidad vertical inicial (vv) usando el tiempo que tard贸 el proyectil en alcanzar su altura m谩xima (tmax), la aceleraci贸n de la gravedad (-9.8 metros / segundo ^ 2) y la velocidad vertical a la altura m谩xima, que es cero: vv = 0 - (gravedad * tmax). entonces, si el proyectil tom贸 5 segundos para alcanzar la altura m谩xima: vv = 0 - (-9.8 * 5 segundos) = 49.4 metros / segundo.
Para determinar la velocidad total (vtotal) en funci贸n de la velocidad horizontal (vh) y la velocidad vertical (vv) como se determin贸 en los dos 煤ltimos pasos, usamos la f贸rmula: vtotal = la ra铆z cuadrada de (vv al cuadrado + vh al cuadrado). utilizando los n煤meros dados en los pasos anteriores obtendr铆amos: vtotal = la ra铆z cuadrada de (10 ^ 2 + 49.4 ^ 2) = la ra铆z cuadrada de (100 + 2440) = aproximadamente 50 metros / segundo.
a continuaci贸n, debemos determinar la aceleraci贸n de nuestro proyectil (aproj) tomando la velocidad inicial del proyectil (vinial) y dividi茅ndola por el tiempo que tom贸 alcanzar esa velocidad (mineral). entonces, si el n煤mero de minutos es 0.25 segundos: aproj = vinitial / tinitial = 50 / 0.25 = 200 metros / segundo ^ 2.
multiplique esta aceleraci贸n (aproj) por la masa del proyectil (mproj) y tendr谩 la cantidad de fuerza ejercida por la catapulta (fcat) sobre el proyectil. entonces si mproj es 1 kilogramo: fcat = mproj x aproj = 1 x 200 = 200 kg * m / segundo ^ 2 = 200 newtons (una unidad de fuerza est谩ndar).
advertencia
Antes de disparar su catapulta, aseg煤rese de que no cause da帽os a personas o propiedades.