Сборка катапульты из конструктора «Fischertechnik» и способы увеличения её дальнобойности



В статье рассмотрен принцип работы катапульты, рассмотрены способы увеличения дальности полета снаряда, выпущенного катапультой.

Ключевые слова: катапульта, дальность полета.

Катапульта (лат. Catapulta от др.-греч. καταπέλτης) — греческий термин, которым обозначается любая метательная машина. [5]

Первые в истории катапульты начали применять еще до нашей эры в Греции (в V веке), затем вплоть до XVвека их использовали во всех странах Европы. Древние катапультирующие устройства действовали либо по принципу лука (баллисты и скорпионы), или же по принципу пращи. Последние значились, как осадные, и применять их начали только в Средние века. В «авоську» (пращу), которая была прикреплена к длинному концу рычага, укладывали ядра или камни, к короткому концу того же рычага был прикреплен противовес. Длинное плечо рычага, под действием противовеса, поднималось вверх, следовал удар о стопорную балку и снаряд, выводимый пращей, летел по своей траектории. Ядро или камень могли достичь своей цели через несколько сот метров. [6]

Я заинтересовался катапультами, и мне захотелось собрать модель катапульты из конструктора. В нашей школе есть наборы конструктора «Fischertechnik» «Пневматика-3». В инструкции по сборке я нашел описание и схему катапульты. В своей работе я поставил

Цель: изучение условий дальности полета снаряда.

Задачи:

– найти в литературе и изучить устройство катапульты;

– изучить состав набора «Пневматика-3»;

– научиться читать схему устройства в инструкции по сборке катапульты;

– собрать модель катапульты из конструктора.

– добиться максимальной дальности полета снаряда

Более 2000 лет назад, древнегреческий изобретатель, математик и механик Ктезибий построил первые машины, работающие на сжатом воздухе. Одной из этих машин была пневматическая катапульта, в которой для стрельбы камнями и копьями использовалась энергия сжатого воздуха [1]. Из набора я собрал модель катапульты и проделал опыты.

Рис.1. Схема и катапульта с одним цилиндром (простая катапульта).

Опыт 1:

Определил дальнобойность катапульты.

Оборудование: сантиметровая лента и один черный строительный блок.

Поместил блок в корзину катапульты и повернул ручку распределительного крана. Катапульта метнула «снаряд». Измерил дальность полета снаряда с помощью сантиметровой ленты. Занёс полученное значение в таблицу.

Таблица 1

Дальность полета снаряда катапульты

Тип катапульты	Дальность полета, см
Простая модель	25

Как увеличить дальность полета снаряда? От чего зависит дальность полета?

Дальность полета зависит от начальной скорости снаряда. Чтобы увеличить дальность полета, нужно увеличить начальную скорость. Для этого нужно сильнее вытолкнуть снаряд из катапульты. [3]. Изменим конструкцию модели.

В простой катапульте компрессор подключен напрямую к штуцеру «P» распределительного крана. Изменим модель. Я добавил два резервуара для воздуха между компрессором и распределительным краном. В новой системе сжатый воздух сначала будет поступать из компрессора в накопительные резервуары, а затем к штуцеру «P» крана. Резервуары для накопления сжатого воздуха в пневматике называются ресиверами.

Опыт 2:

Используя инструкцию по сборке, чтобы добавить ресиверы в модель катапульты. Повторил эксперимент для определения дальнобойности катапульты.

Таблица 2

Дальность полета снаряда катапульты

Тип катапульты	Дальность полета, см
Модель с ресивером	75

Объяснение:

Пневматический компрессор имеет ограниченную производительность. Это означает, что компрессор вырабатывает примерно два литра сжатого воздуха в минуту при давлении 70–80 кПа. Для метания снаряда требуется большое количество воздуха в очень маленький промежуток времени, поэтому для увеличения дальнобойности можно использовать более производительный компрессор или предварительно запастись нужным количеством воздуха. Т. к. другого компрессора у нас нет, то мы использовали второе решение — установили ресиверы для сжатого воздуха. Использование ресиверов обеспечивает большее количество воздуха в момент метания снаряда. Дальность полета снаряда увеличилась. [1]

Я прочитал, что существуют еще другие способы увеличения дальности полета снаряда.

Все знакомы с легендарной фразой древнегреческого физика Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну мир». Этими словами Архимед описал принцип работы рычага. Это означает, что более длинный рычаг обеспечивает большую скорость метания снарядов. [4]

Я увеличил длину метательного рычага в катапульте и проверил, изменится ли дальнобойность механизма?

Таблица 3

Дальность полета снаряда катапульты

Тип катапульты	Дальность полета, см
Модель с рессивером и удлинённым рычагом	85

В модели с удлиненным рычагом дальность полета снаряда увеличилась.

Проделав работу, я научился собирать из конструктора модели катапульты с пневматическим приводом. Собрал модели с ресивером и удлиненным рычагом. Изучил, как конструкция катапульты позволяет изменить дальность полета снаряда.

Литература:

1. Рабочая тетрадь к конструктору «Fischertechnik» «Профи Пневматика-3» С.14–15
2. Я познаю мир: Детская энциклопедия «Мир загадочного». — М.: Астрель, 2004.
3. Энциклопедия для детей: Т. 14 — «Техника». — М.: Аванта+, 2000.
4. В. В. Белага, И. А. Ломаченков, Ю. А. Панебратцев. Академический школьный учебник физики. — Просвещение — 2013 -143 с.
5. https://ru.wikipedia.org/wiki/
6. https://xn----dtbjalal8asil4g8c.xn--p1ai/oruzhie/istoriya-katapultyi.html