Catapulta

CATAPULTA

Una catapulta es un instrumento militar utilizado en la antigüedad para el lanzamiento a distancia de grandes objetos a modo de proyectiles. Fue inventada probablemente por los griegos y posteriormente mejorada por cartagineses y romanos, siendo muy empleada en la Edad Media.

La catapulta fue creada principalmente para derribar murallas enemigas y tomar por asalto a castillos. Se dice que los primeros en usarla con este fin fueron los griegos. Las catapultas son armas de asedio que fueron utilizadas en las guerras y conflictos de la Edad Media. Las primeras catapultas se empleaban a distancias muy extensas, lo que hacía muy difícil su construcción y posterior uso.

También se le conoce a estos aparatos con el nombre latino velopoetica. Los modelos más grandes estaban montados sobre fuertes plataformas de madera; el gatillo o impulsor de este tipo de ballesta se tensaba mediante mediante cuerdas hasta quedar sujeto con un gancho; otro tipo de catapulta aplicaba el principio de torsión para lanzar piedras u objetos pesados sobre murallas y fosos: unas cuerdas enrolladas con tornos para echar hacia atrás el mecanismo impulsor. También se utilizaban más pequeñas, que eran portátiles.

Las catapultas más primitivas disponían de un brazo con forma de cuchara en el extremo para situar y lanzar el proyectil, pero las últimas versiones antes de la aparición de la pólvora usaban una honda para lanzar el proyectil.

Para analizar la catapulta hay que saber su funcionamiento ocurre con la conservación de la energía, es decir la energía potencial existente se transformara en energía cinetica al momento en que le proyectil se lanza de la catapulta. Esta es un experimento que deja evidenciar varios fenómenos físicos como lo son:

Tiro parabólico: Cuando un objeto con cierta inclinación respecto a la horizontal y bajo la acción solamente de la fuerza gravitatoria su trayectoria se mantiene en el plano vertical y es parabólica.

Para el estudio del movimiento de un proyectil se toman en cuenta las direcciones horizontal y vertical. En la dirección horizontal el movimiento del proyectil es rectilíneo y uniforme ya que en esa dirección la gravedad es nula y por lo tanto la aceleración también lo es. En la dirección vertical, actúa la gravedad que hace que el movimiento sea rectilíneo uniformemente acelerado, con aceleración constante.

Ecuación de una parábola

Conservación de la energía cinética: Es la capacidad de un objeto de transformar su entorno. Los cuerpos por el hecho de moverse tienen la capacidad que tienen los cuerpos de cambiar el mundo que los rodea. La energía cinética es la energía que posee un cuerpo por el solo hecho de poder moverse, a la vez esta depende de su masa y su velocidad.

Energía potencial: Ya que todos los cuerpos son influenciados por el campo gravitatorio, básicamente esta energía se basa en la capacidad que tienen los cuerpos en caer. Su magnitud es directamente proporcional a la altura a la que se encuentre el objeto.

Velocidad angular: Este procedimiento se lleva a cabo para calcular la velocidad en rotación de un objeto.

Energía mecánica: es la suma de las energías cinética y potencial asociadas a una masa en un campo gravitatorio. La energía mecánica relaciona el movimiento inercial con el movimiento debido a la fuerza de gravedad.

Centro de masa: Representa el punto único un objeto o sistema en un campo gravitatorio uniforme que se puede utilizar para describir el sistema de fuerzas.

Momento de inercia: Es la magnitud que indica como está distribuida la masa de un sólido respecto al eje de rotación. Es la suma de los productos entre las masas de las partículas que componen un sistema, y el cuadrado de la distancia de cada partícula a un origen cualquiera, común para todas.

Torsión: Es la gestión que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos. Se caracteriza geométricamente para cualquier curva paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por las dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él.

Debido al rápido movimiento que se genera cuando la catapulta lanza el objeto y debido a que nuestros sentidos son limitados para ver este tipo de cosas necesitamos de elementos como cámaras de video que nos permitan analizar estos hechos.

Con esta catapulta queremos estudiar estos fenómenos físicos que se dan lugar en un lanzamiento parabólico, utilizando la gravedad y caída de pesos para distribuir la energía necesaria usada en el lanzamiento de un objeto.

METODOLOGIA

Nuestro objetivo es la optimización de una pelota con una catapulta. El prototipo que ha sido utilizado es de madera y consta de una base de la que parten dos brazos. El brazo móvil está sujeto al brazo fijo de la catapulta mediante un resorte; este además contiene en su parte superior un hueco que sirve de apoyo para la pelota. Así, al extender el brazo hacia atrás cuantos grados se desee, la pelota sale despedida debido a la fuerza elástica que le transmite el resorte al chocar el brazo móvil con el torno. El hueco donde ira posicionada la pelota esta sujetado al brazo móvil por 8¿89omedio de un tomillo y una tuerca. El ángulo de tiro, sin embargo, puede adoptar cualquier valor.

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