Як розрахувати силу катапульти

Зміст

Інструкції
Що вам потрібно

Сила діє на точку обертання катапульти, щоб кинути предмет через повітря, часто як зброю. Примусова сила катапульти найкраще виміряти як '' момент '', або кількість обертаючої сили, що передається на плече катапульти. Результуюча сила на снаряді є функцією обертального і тангенціального прискорення, яке індукує рукав у ньому. Зауважимо, що імпульс і результуюча сила на снаряді змінюються під час руху катапульти.

Інструкції

Катапульти - науково-популярні проекти (Середньовічне зображення катапульти Даріо Корно з Fotolia.com)

Розрахуйте імпульс рукоятки катапульти. Момент дорівнює силі, що діє перпендикулярно руці катапульти, що перевищує її відстань від точки обертання плеча. Якщо сила подається вагою, перпендикулярна сила дорівнює ваговим рази синусу кута між ваговим кабелем і рукояткою катапульти. Синус - тригонометрична функція.
Розрахуємо полярний момент інерції катапультного плеча. Це міра опору обертанню об'єкта. Полярний момент інерції родового об'єкта дорівнює інтегралу кожної нескінченно малої одиниці маси, що дорівнює квадрату кожної одиниці відстані від точки обертання. Інтеграл є функцією обчислення. Можливо, ви захочете підійти до кронштейна катапульти як рівномірний стрижень, в якому полярний момент інерції стане третиною маси рази, що перевищує квадрат своєї довжини:

I = (m * L ^ 2) / 3.
Розрахуйте кутове прискорення. Його легко знайти, розділивши момент у будь-який момент часу на полярний момент інерції:

a = M / I.
Розрахуйте нормальні і тангенціальні прискорення в снаряді. Тангенціальне прискорення описує збільшення лінійної швидкості об'єкта і дорівнює кутовому прискоренню, що перевищує довжину плеча. Нормальне прискорення, також зване доцентровим прискоренням, діє перпендикулярно миттєвої швидкості об'єкта і дорівнює квадрату швидкості, поділеному на довжину плеча:

a = (v ^ 2) / L.

Можливе наближення швидкості в будь-який момент часу шляхом множення часу, що минув на середнє кутове прискорення і довжину руки:

v = a * t * L.
Використання 2-го Закону Ньютона - сила дорівнює масові часи прискорення - перетворення прискорень об'єктів у сили, викликані катапультою. Помножте тангенціальні та нормальні компоненти прискорення на масу об'єкта, щоб отримати дві сили.
Об'єднати дві складові сили в одну отриману силу. Оскільки нормальні і тангенціальні сили діють перпендикулярно один одному, можна знайти теорему Піфагора для знаходження величини результуючої сили:

a ^ 2 + b ^ 2 = c ^ 2, де "a" і "b" є компонентами сили, а "c" є результуючим.