Comment calculer la force de catapulte

Détermination de la force de votre Catapult

• Commencez par peser votre projectile. Pour les calculs nécessaires qui suivent, il est préférable d`enregistrer la masse en kilogrammes.

• Avant de lancer votre projectile, se mettre en position pour mesurer: combien de temps il prend le bras pour aller de la position de repos à frapper la barre transversale, combien de temps le projectile prend pour atteindre la hauteur maximale, dans quelle mesure les déplacements de projectiles et combien de temps il faut pour atteindre l`impact . Depuis la catapulte se déplace de telles vitesses élevées - vous pouvez avoir un assistant avec un chronomètre prise de contrôle d`un de la mesure du temps, utiliser une caméra vidéo pour capturer la catapulte dans l`action et prendre des mesures sur la base des images vidéo, ou utiliser plusieurs essais pour obtenir tous vos points de données.

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  Déterminer la vitesse horizontale initiale (Vh) en utilisant la distance du projectile d`impact (d) et la longueur du temps qu`il a fallu pour y arriver, en supposant que le projectile se déplaçait à la même vitesse horizontale lors de l`impact: (Th): Vh = d / Th . Par exemple, une distance de 100 mètres à 10 secondes est: Vh = 100/10 = 10 mètres par seconde.

• Déterminer la vitesse verticale initiale (Vv) en utilisant le temps qu`il a fallu le projectile pour atteindre sa hauteur maximale (Tmax), l`accélération de la pesanteur (-9,8 m / s ^ 2) et la vitesse verticale à la hauteur maximale, qui est égal à zéro: Vv = 0 - (poids Tmax). Donc, si le projectile a pris 5 secondes pour atteindre la hauteur maximale: Vv = 0 - (-9,8 5 secondes) = 49,4 mètres / seconde.

• Pour déterminer la vitesse totale (Vtotal) basée sur la vitesse horizontale (Vh) et la vitesse verticale (Vv) tel que déterminé dans les deux dernières étapes, nous utilisons la formule: Vtotal = la racine carrée de (Vv carré + Vh au carré). En utilisant les chiffres donnés dans les étapes précédentes, nous obtiendrions: Vtotal = la racine carrée de (10 ^ 2 + 49,4 ^ 2) = la racine carrée de (100 + 2440) = environ 50 mètres / seconde.

• Ensuite, nous devons déterminer l`accélération de notre projectile (Aproj) en prenant la vitesse initiale du projectile (Vinitial) et en le divisant par le temps qu`il a fallu pour atteindre cette vitesse (Tinitial). Donc, si Tinitial est de 0,25 secondes: Aproj = Vinitial / Tinitial = 50 / 0,25 = 200 mètres / seconde ^ 2.

• Multipliez cette accélération (Aproj) par la masse du projectile (Mproj) et vous avez le montant de la force exercée par la catapulte (FCAT) sur le projectile. Donc, si Mproj est 1 kg: FCAT = Mproj x Aproj = 1 x 200 = 200 kg * m / seconde ^ 2 = 200 Newtons (une unité standard de la force).