La Catapulta

Introducción

Una catapulta es una máquina similar a una resortera gigante. Objetos, tales como piedras, pueden colocarse en la catapulta y ser lanzados a grandes distancias. Fueron inventadas probablemente por los griegos y posteriormente mejorada por cartagineses y romanos, siendo muy empleada en la Edad Media. Estas máquinas fueron utilizadas en la antigüedad para atacar castillos y fortalezas al lanzar objetos grandes a través de fosos y murallas. Los soldados modernos utilizan catapultas también: durante la Primera Guerra Mundial fueron utilizadas para impulsar granadas y bombas de gas a grandes distancias. En la guerra naval una catapulta se puede utilizar para lanzar aviones desde la cubierta de un barco. Otra arma familiar que es similar a la catapulta es el arco. Al igual que una catapulta, un arco empuja un objeto (la flecha). La catapulta tiene una cesta en el extremo de un brazo móvil lo suficientemente fuerte como para soportar el peso del objeto que se pretende lanzar. Se aplica tensión al brazo, que es forzado hacia abajo y asegurado en su lugar; el trenzado y rotado de cuerdas son procedimientos para proporcionar la tensión necesaria. Después de que el objeto se añade a la cesta, las cuerdas se cortan o se retiran. El brazo luego sucumbe a la tensión y voltea hacia el otro lado, como tirar de una banda de goma y luego soltarla. El objeto es impulsado hacia adelante. Una fuerza actúa sobre el punto de rotación de la catapulta con el fin de lanzar un objeto a través del aire, a menudo como un arma. La fuerza motriz de la catapulta se mide mejor como un "momento", o la cantidad de fuerza de rotación impartida al brazo de la catapulta. La fuerza resultante sobre el proyectil es una función de las aceleraciones rotacionales y tangenciales que el brazo induce en él. Teniendo en cuenta que tanto el momento y la fuerza resultante sobre el proyectil puede variar a lo largo de movimiento de la catapulta.

La catapulta fue creada principalmente para derribar murallas enemigas y tomar por asalto los castillos .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. Esto obligó a los creadores e ingenieros a trabajar en su forma, peso, tamaño, diseño y movilidad, pues eran armas necesarias en los grandes combates. De esta forma se logró obtener una catapulta más fácil de manejar y trasladar, haciéndose partícipes de las batallas.

En el presente trabajo aplicamos el principio de conservación de energía y conceptos de dinámica de la mecánica clásica, con el objetivo de lograr una mejor comprensión del funcionamiento practico y teórico de una catapulta, para lo cual se construyó un modelo, con el cual realizamos una serie de lanzamientos.

Debido a los avances de la ciencia y la tecnología es probable que nos encontremos con fenómenos físicos que ocurran en ámbitos especiales, como puede ser aquellos que toman lugar a mucha distancia de nuestro alcance (espacio exterior) o en lugares de dimensiones reducidas (interior del cuerpo humano). Dado que estamos limitados por nuestros sentidos, en especial la vista, recurrimos a distintas herramientas, tales como microscopios, telescopios, etc., para presenciar dichos fenómenos físicos, y aun así el estudio de los mismos es complicado. La idea de nuestro experimento es estudiar qué fenómenos se dan lugar en un tiro con catapulta.

Leyes que la rigen

• Transformación de energía potencial elástica en energía cinética

(EPE) (EC).

• Energía mecánica.

• Balística.

• Ley Hooke.

• Principio de conservación de la energía mecánica.

• Segunda ley del movimiento de Newton (Ley de la fuerza).

Bases teóricas.

Estas máquinas almacenan energía para liberarla en un disparo, mediante el siguiente proceso:

• Almacenamos una energía en la catapulta, llamada energía potencial elástica. (EP).

• La máquina, para transmitir esa energía almacenada al proyectil, necesita gastar parte de esa energía almacenada (movimiento del brazo de palanca, desplazamiento de la honda, rozamiento de las cuerdas, etc.).

• El proyectil recibe la energía potencial elástica que no ha sido gastada por la catapulta y sale disparado, con una energía denominada energía cinética (EC), energía de un objeto que se desplaza), de la cual dependerá la distancia que alcance y su tiempo de vuelo.

Catapulta de tensión:

Las catapultas de tensión son las que funcionan gracias a que almacenan su energía, al ser tensado un arco de metal, madera o cuerno y fueron las primeras en hacer su aparición, ya que descienden directamente de los arcos manuales.

Esfuerzo de tensión: Se presenta cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas de igual magnitud, pero de sentido contrario que se alejan entre sí.

Decimos que un cuerpo presenta un movimiento de traslación cuando todas sus partes siguen una dirección constante.

Para que un cuerpo en reposo adquiera energía cinética trasnacional, es necesario realizar un trabajo sobre él, de tal manera que una fuerza constante al actuar sobre el cuerpo lo desplace aumentando su velocidad.

La palanca: Es una maquina muy simple que tiene como función transmitir una fuerza. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.

Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza.

Fuerza: La fuerza consiste en empujar o tirar de un objeto para inducir un movimiento. El funcionamiento de una catapulta radica en la fuerza. La cantidad de fuerza aplicada determina cuan alto y lejos la catapulta

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