Катапулти су били веома корисни пиратима током златног доба пиратства у 17. веку. Средњовековни витезови користили су их вековима раније за рушење масивних зидина двораца. Чак су и Грци и Римљани користили катапулте пре око 2000 година! Ови једноставни уређаји су невероватно корисни, али њихова тајна лежи у разумевању основа физике, посебно принципа полуге. Архимед, велики грчки математичар и физичар, једном је изјавио: „Дајте ми ослонац и померићу Земљу“, чиме је нагласио моћ полуге у повећању силе. Кроз овај научни оглед, истражићемо како направити једноставан катапулт, схватићемо принципе који га покрећу и предвидети како ће наш пројектил, у овом случају памучна куглица, слетети.
Можете ли предвидети где ће ваша памучна лоптица пасти?
Материјали
• 8 штапића за сладолед
• најмање 5 гумица
• лепило
• пластични чеп за држање памучне лоптице
• памучна лоптица (ако немате, можете направити малу куглицу гужвајући папир)
• мали отворени простор (један квадратни метар на чврстој, равној површини, као што је сто или под)
• по жељи: маркери за украшавање штапића
Припрема
Напомена: Једноставни катапулт описан у овом огледу сигуран је када се користи с памучном лоптицом. Пазите да предмети које лансирате буду мекани и лагани како не бисте повредили некога.
- Узмите шест штапића, сложите их један на други и причврстите гумицама на оба краја. На овај начин ћете добити основу за лансирајући штапић.
- Да додате лансирајући штапић, узмите један обичан штапић и причврстите га на основу тако да формира облик крста. То можете урадити помоћу једне или две гумице у облику слова X преко штапића, што ће их држати под правим углом.
- Затим додајте базу, причвршћујући штапић на један крај лансирајућег штапића помоћу гумице. Да није снопа од шест штапића између, лансирајући штапић би био положен на базу. Сада лансирајући штапић и база формирају облик слова V, сa хрпом штапића у средини.
- Поставите катапулт на базу, пронађите крај лансирајућег штапића који вири према горе и залепите пластични чеп на тај крај, тако да формира малу чашицу за држање памучне лоптице.
- Упутства:
1. Поставите катапулт на отворено подручје с чврстом, равном површином, попут стола или отвореног простора на чврстом поду. Очистите простор од око једног метра за лет и слетање памучне лоптице.
2. Ставите памучну лоптицу у лансирајући чеп, лагано притисните чеп према доле и пустите.
Шта се догодило с лоптицом? Је ли полетела? Је ли ишла високо или ниско? Гдје је слетела? Шта очекујете да ће се догодити када чеп притиснете још јаче? Хоће ли то учинити да лоптица лети више, даље, или можда брже истим путем?
Покушајте још неколико лансирања. Да ли сваки пут добијате сличне резултате? Јесу ли ваша опажања била у складу с очекивањима? Можете ли објаснити зашто?
Шта се догодило?
- Јесте ли приметили да ваша памучна лоптица лети више и даље кад јаче притиснете лансирајући штапић? Када савијате штапић, складиштите енергију у њему. Када га пустите, та се енергија ослобађа и претвара у енергију кретања. Већина те енергије прелази на памучну лоптицу која лети кроз ваздух.
- Притисак на штапић захтева више силе с ваше стране. Вероватно сте осетили да морате уложити више труда да бисте га савили. Што се више савија, више енергије похрањује, а кад га пустите, та енергија се претвара у енергију кретања, па памучна лоптица лети брже, даље и више.
- Померање хрпе од шест штапића ближе лансирајућој чашици чини да лансирајући штапић лежи равније, што резултира тиме да памучна лоптица буде усмерена више према горе него према напред. Померање штапића у другом смеру повећава угао између лансирајућег штапића и базе, што помаже у усмеравању памучне лоптице напред.
Дубље истраживање
Катапулт функционише захваљујући могућности претварања енергије из једног облика у други и њеног преноса с једног објекта на други. Припремајући катапулт за лансирање, ви му додајете енергију. Та енергија је сачувана у лансирном уређају као потенцијална енергија. Катапулт који правите користи еластичну потенцијалну енергију која се налази у савијеном дрвеном штапићу. Када га отпустите, та енергија се ослобађа, претвара у кинетичку енергију и преноси на памучну лоптицу, која потом лети кроз ваздух.
За даља истраживања
• Тестирајте шта се догађа када хрпу од шест штапића померите ближе лансирајућем чепу или у другом смеру. Ово ће променити положај лансирајућег штапића у тренутку када пројектил полети. Како мислите да ће ова промена утицати на путању лета лоптице?
• Направите неколико катапулта и играјте се с пријатељима. Користите чеп од боце као мету. Поставите катапулте у круг на удаљености од око 60 центиметара од мете и гледајте ко може постићи највише погодака. Повећајте круг и проверите ко од вас може прилагодити технику лансирања тако да се најбоље прилагоди новим околностима.
Припремила: мр сци Максуда Муратовић
илустровала: Маша Павловић