Isi
Mungkin salah satu senjata pengepungan yang paling terkenal, atau terkenal - katapel digunakan untuk melemparkan proyektil ke benteng musuh dalam upaya melemahkan pertahanannya atau menghancurkan kehendak orang-orang yang terlindung di dalam. Dari sudut pandang fisika, ketapel sebenarnya adalah tuas sederhana, dengan lengan ketapel berputar pada tumpuan sampai palang menghentikan lengan dan melepaskan proyektil yang duduk di ember di ujung lengan. Jika Anda memiliki akses ke ketapel atau membuat yang sederhana - menentukan kekuatannya hanya memerlukan beberapa pengukuran dan beberapa perhitungan sederhana.
Menentukan Kekuatan Catapult Anda
Mulailah dengan menimbang proyektil Anda. Untuk perhitungan yang diperlukan setelahnya, yang terbaik adalah mencatat massa dalam kilogram.
Sebelum meluncurkan proyektil Anda, siapkan posisi untuk mengukur: berapa lama lengan untuk melakukan perjalanan dari posisi istirahat untuk mengenai palang, berapa lama proyektil untuk mencapai ketinggian maksimum, seberapa jauh proyektil bergerak dan berapa lama untuk mencapai dampak . Karena ketapel bergerak dengan kecepatan tinggi - Anda mungkin ingin memiliki asisten dengan pengambilalihan stopwatch salah satu pengukuran waktu, menggunakan kamera video untuk menangkap ketapel dalam aksi dan mengambil pengukuran berdasarkan rekaman video, atau menggunakan beberapa uji coba untuk mendapatkan semua poin data Anda.
Tentukan kecepatan horizontal awal (Vh) menggunakan jarak dampak proyektil (d) dan lamanya waktu yang diperlukan untuk sampai ke sana, dengan asumsi bahwa proyektil tersebut bergerak pada kecepatan horizontal yang sama saat terkena dampak: (Th): Vh = d / Th . Misalnya, jarak 100 meter pada 10 detik adalah: Vh = 100/10 = 10 meter per detik.
Tentukan kecepatan vertikal awal (Vv) menggunakan waktu yang dibutuhkan proyektil untuk mencapai ketinggian maksimum (Tmax), percepatan gravitasi (-9,8 meter / detik ^ 2) dan kecepatan vertikal pada ketinggian maksimum, yaitu nol: Vv = 0 - (gravitasi * Tmax). Jadi, jika proyektil memerlukan waktu 5 detik untuk mencapai ketinggian maksimum: Vv = 0 - (-9,8 * 5 detik) = 49,4 meter / detik.
Untuk menentukan kecepatan total (Vtotal) berdasarkan kecepatan horizontal (Vh) dan kecepatan vertikal (Vv) sebagaimana ditentukan dalam dua langkah terakhir, kami menggunakan rumus: Vtotal = akar kuadrat dari (Vv kuadrat + Vh kuadrat). Dengan menggunakan angka yang diberikan pada langkah sebelumnya kita akan mendapatkan: Vtotal = akar kuadrat dari (10 ^ 2 + 49,4 ^ 2) = akar kuadrat dari (100 + 2440) = sekitar 50 meter / detik.
Selanjutnya, kita perlu menentukan percepatan proyektil kita (Aproj) dengan mengambil kecepatan awal proyektil (Vinitial) dan membaginya dengan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kecepatan itu (Tinitial). Jadi, jika Tinitial adalah 0,25 detik: Aproj = Vinitial / Tinitial = 50 / 0,25 = 200 meter / detik ^ 2.
Lipat gandakan percepatan ini (Aproj) dengan massa proyektil (Mproj) dan Anda memiliki jumlah kekuatan yang diberikan oleh ketapel (Fcat) pada proyektil. Jadi jika Mproj adalah 1 kilogram: Fcat = Mproj x Aproj = 1 x 200 = 200 kg * m / detik ^ 2 = 200 Newton (satuan gaya standar).