science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe werkt een katapult?

De werking van een katapult gebruikt spanning, torsie en zwaartekracht. Net als de katapulten in de film "Return of the King" van Peter Jackson zijn katapulten wapens die projectielen naar een vijandelijk doelwit gooien zonder explosieven. Cruciaal tijdens de Middeleeuwen en zelfs eerder, deze eenvoudige machines maken gebruik van opgeslagen energie om een ​​projectiel of lading vrij te geven.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Katapulten gebruik de basisfysica om te functioneren. De eerste katapult, een ballista, simuleerde de actie van een kruisboog en vuurde een enorme pijl af als raket. Het apparaat dankt zijn naam aan het Griekse woord ballistes, en dat betekent gooien.
Ondanks de nauwkeurigheid van dit belegeringswapen ontbrak het aan de kracht die te vinden is in de trebuchet- en mangonelkatapulten.

The Ballista

Als je een kruisboog hebt gebruikt of iemand hebt geschoten, kun je je voorstellen hoe een ballista werkt. Net als een mangonel, maakt het gebruik van gedraaide touwen om torsie of spanning rond de rotatie-as te creëren. In plaats van één arm die door een verticaal vlak draait, gebruikt hij dubbele armen die door een vlak bewegen dat hoger is dan het horizontale vlak, naar een hoek die de bemanning kiest. Dit apparaat kan stenen afvuren zoals andere katapulten, maar is vooral geschikt voor het afvuren van enorme darts en speren.

The Trebuchet

De meest efficiënte en nauwkeurige soort katapult, een trebuchet maakt gebruik van een zwaarder contragewicht dan de lading om de energie te leveren voor de lancering. Het apparaat is opgezet als een wip, met het draaipunt veel dichter bij het contragewichtuiteinde aan de voorkant dan bij de nuttige lading en de tilband aan de achterkant. Als een voorbeeld van het principe van mechanisch voordeel, is de lineaire snelheid van de sling - in dit geval de snelheid waarmee de lading zijn boog net vindt voordat deze wordt gelanceerd - meer dan die van het contragewicht, simpelweg vanwege de grotere massa van de laatste.

The Mangonel

De meest bekende soort katapult, de mangonel vuurt projectielen in lagere hoeken dan een trebuchet, waardoor het beter geschikt is voor het vernietigen van muren dan voor het afvuren van objecten over hen. In fysieke termen wordt spanning in tegengestelde richtingen gecreëerd door touwen, één in de richting van lancering en de ander in de richting van de grond onder de lading. Wanneer soldaten het touw op de grond slaan, versnelt de arm van de mangonel snel naar het doelwit en vliegt de lading. De potentiële energie zelf komt voort uit de elastische eigenschappen van het apparaat: het flexibele hout verbindt de scharnierarm met de rest van het apparaat.

Doe-het-doen katapult

Bouw je eigen tafel- top, katapult in mangonel-stijl - in vroegere tijden ook wel een belegeringsmachine genoemd - met gemakkelijk te vinden onderdelen en gereedschappen. Je hebt twaalf of meer stukken hout nodig van zes tot twaalf centimeter lang, een voorraad kleine spijkers of schroeven, houtlijm, een paar stevige elastiekjes, een paar ooghaakschroeven, een metalen staaf van 6 inch lang, en een stuk karton van ongeveer 4 inch in het vierkant. Probeer voor een speciale uitdaging deze zonder instructies samen te stellen.