science >> Wetenschap >  >> Fysica

Modern gebruik van een katapult

Als je een katapult overweegt, is het eerste beeld dat in je opkomt misschien een vorkstok, een rubberen band en een rots bestaande uit het tijdloze speelgoed en gereedschap dat bekend staat als een katapult. Gedurende vele eeuwen evolueerde katapulttechnologie naar iets heel anders dan een klein handheld object om rotsen te lanceren.

TL; DR (te lang; las niet)

Katapulten evolueerden van eenvoudige katapulten naar belegeringswapens. Tegenwoordig kunnen katapulten worden gebruikt om vliegtuigen van vliegdekschepen te lanceren, of om fysica en wiskunde aan studenten te tonen.

Een korte geschiedenis van katapulten

Katapulten ontstonden in het oude Griekenland rond 399 voor Christus, volgens 1e eeuw v.Chr historicus Diodoros. Een katapult kwam naar voren in de belegering van Motya in 397 voor Christus, voor altijd veranderende artillerie-oorlogsvoering. Katapulten evolueerden van handheld compound bow-apparaten, gastraphetes en grotere bow-machines. Torsiekatapulten ontstonden ongeveer 50 jaar later. Gebruikt voor het afvuren van pijlen, werden deze katapulten, euthytonen genoemd, gemaakt van houten armen en frames met veren en een triggermechanisme. Stone-throwing catapults (palintones) vertegenwoordigden een ontwerpverschuiving. Deze katapulten waren veel groter en konden worden opgetuigd om pijlen of stenen te schieten. Uiteindelijk werd het woord "ballista" synoniem voor palintone katapulten. Veel grotere katapulten ontstonden, met name in 69 na de regering van Trajanus, toen een enorme ballista werd gebruikt om een ​​vijandelijke linie te slopen bij de tweede slag bij Cremona. Een-armige stenen projecterende machines genaamd schorpioenen kwamen vervolgens in het voordeel.

Wapens van de oorlog

De katapult domineerde eeuwenlang als een angstaanjagend oorlogswapen. Katapulten werpen gewelfde brandgevaarlijke voorwerpen, pijlen, stenen in alle maten en zelfs lijken en vectoren van pestilentie in of over kasteelmuren. Katapulten vertegenwoordigden objecten van technologische bekwaamheid en militaire macht, en heersers vierden de vroege ingenieurs en wiskundigen die betrokken zijn bij het maken van katapulten. Voorafgaand aan de komst van het reguliere gebruik van buskruit, kwamen katapulten voor in een wapenwedloop van soorten onder heersers. Katapulten doorleefden door de Middeleeuwen als belegeringswapens; zelfs in de Eerste Wereldoorlog werden katapulten gebruikt in loopgravenoorlog.

In het midden van de 20e eeuw baanden katapulten hun weg naar vliegdekschepen. Enorme door stoom aangedreven katapulten, honderden meters lang, lanceerden vliegtuigen van de korte startbanen van de dragers. De enorme afmetingen van stoomkatapulten bleken een verantwoordelijkheid te zijn, namen veel plaats in beslag en vereisten de perfecte hoeveelheid stoom om vliegtuigen te lanceren, afhankelijk van hun gewicht. In de 21e eeuw ontstond een nieuwe technologie met behulp van catapulten van vliegtuigen: het Elektromagnetisch Vliegtuigen Lanceersysteem (EMALS). EMALS vereist geen stoom, maar gebruikt eerder sleden die elektromagnetisch de katapult duwen en trekken tot het vaartuig in de lucht is. Deze EMALS kunnen snel achter elkaar werken en zijn efficiënter dan hun voorgangers met stoomkracht. Ze laten toe om zwaardere vliegtuigen van dragers te lanceren, wat leidt tot een grotere reikwijdte en stakingsmogelijkheden.

Katapulten in het onderwijs

Katapulten zijn uitstekende gereedschappen voor verschillende onderwijsbehoeften. Met het overwicht van science-, technology, engineering en mathematics (STEM) schoolprogramma's, laten katapulten docenten een breed scala aan discussieonderwerpen demonstreren.

Educators gebruiken katapulten om fysica aan te tonen met projectielbewegingen van katapulten. Zelfs het gebruik van touw en marshmallows geeft studenten de mogelijkheid om zowel de zwaartekracht als de potentiële en kinetische energie op het werk te observeren. Het testen van katapultontwerpen biedt inzicht in materiaaleigenschappen.

Katapulten bieden een realistisch onderwijs in wiskunde, met name geometrie en algebra. Het lanceren van een projectiel met een katapult toont de geometrische boog die bekend staat als de parabool. Naast het berekenen van de zwaartekracht van een projectiel, kunnen studenten kwadratische vergelijkingen gebruiken om een ​​betere katapult te bouwen. Leerlingen in contact brengen met voorbeelden uit de echte wereld van katapulten biedt veel mogelijkheden om buiten het tekstboek te denken en moedigt hen aan hun benadering van wiskunde- en wetenschapsproblemen uit te breiden.

Katapulten als Entertainment

Terwijl de katapult nog steeds zijn plaats als klassiek speelgoedvoorbeeld van katapulten behoudt, zijn er grotere en flitsendere vormen van katapulten die entertainment bieden. Prevalent in de herfst, "Pumpkin Chucking" of "Punkin Chunkin" gebruikt katapulten om pompoenen in de lucht te lanceren. Dit is een herfsttraditie geworden, met wedstrijden en toeschouwers die een oude technologie op een leuke nieuwe manier vieren.