Catapulta De Torsion

Construcción de una catapulta de torsión








Física General I












Jueves 2 de junio de 2011
Construcción de una catapulta de torsión

1. Definición
Empezaremos definiendo que es una catapulta; una catapulta es un instrumento militar utilizado en la antigüedad para ellanzamiento de grandes objetos a largas distancias. Se usó para el ataque a castillos, murallas o campamentos a distancias grandes. Su creación data del año IV antes de Cristo y tuvo bastante uso durante la Edad Media. Ahora hablaremos acerca de un tipo de catapulta en especial, que es la catapulta de torsión. Este tipo de maquinas de guerra obtienen la energía a través de la torsión de lascuerdas, la energía almacenada en ellas al ser liberada mueve el brazo lanzador y transfiere la energía al proyectil.
2. Objetivo
Fig. A
El objetivo de este trabajo es la construcción de una catapulta de torsión (Fig. A), utilizando los conocimientos aprendidos durante las clases para establecer conceptos básicos del movimiento parabólico. Se utilizaran materiales como madera, ligas, cuerdas,armellas, entre otras para lograr una catapulta no mayor a dimensiones de 30 cm x 30 cm x 30 cm. Esta catapulta deberá ser capaz de lograr que los proyectiles lanzados alcancen una distancia mayor a los 2 metros, este será el objetivo principal.
Durante el trabajo detallaremos los procesos empleados para obtener los datos que harán que la catapulta cumpla su objetivo. Demostraremos porque el ángulode lanzamiento a utilizar deberá ser 45°, plantearemos la cantidad de energía potencial que deberán acumular las cuerdas, y finalmente todos los datos necesarios en este tipo de movimiento.
3. Materiales

* Pegamento
* 4 metros de Cuerda ( soguilla )
* Cierra para madera
* Madera
* 3 trozos de madera balsa ( 19 x 2 x 2 )
* 2 trozos de madera basa ( 29 x2.5 x 2.5)
* Brazo de madera cedro ( 26.5 x 1 x 1 )
* 2 barras de madera cedro ( 23 x 1 x 1 )
* 6 trozos de madera balsa ( 7 x 2 x 2 )
* 2 barras en forma de lápiz de madera cedro ( 14 cm )
* Taladro
* Tornillos de distintos tamaño
4. Proceso de elaboración

1. El primer paso será preparar los materiales a utilizar; cortar losdistintos trozos de madera según las medidas tomadas, medir las cuerdas y verificar que todos los materiales estén disponibles.

2. Se procederá a armar la base de la estructura de la pirámide, los pedazos de madera para la base podrán ser unidos con pegamento o con clavos según sea conveniente. Se deberá tener cuidado de no dañar ni quebrar los trozos de maderas.

3. Luego de tener unaestructura solida para la base, construiremos las paredes de manera que la estructura ya quedara casi completa para luego empezar a armar el brazo de tiro. Nuevamente tener cuidado de no quebrar la madera si es que será perforada.

4. Ahora continuamos con la parte más importante la colocación del brazo y el amarre de este al soporte. Este amarre será de suma importancia porque es el quegenerara la energía para lanzar el proyectil.

5. En este momento la catapulta ya debería estar casi terminada, solo faltarían pequeños detalles como algún tipo de depósito para los proyectiles, un alambre o algún objeto parecido para sostener el brazo de la catapulta y usarlo como mecanismo de disparo, entre otros retoques que mejoraran el aspecto del mecanismo y facilitarían su uso.Demostración del ángulo de lanzamiento
Ahora demostraremos que el ángulo de lanzamiento óptimo será 45°, para eso haremos uso del siguiente grafico:
P

Partiremos de la siguiente ecuación:
En el eje X tenemos MRU, X=Vocosα ∙ t … (1)
En el eje Y, hallamos la ecuación de la altura en el punto P, donde la velocidad final es 0.
0=Vo sen α-gt...