Catapulta

Estudio de la Física de una Catapulta

Universidad de Favaloro, Facultad de Ingeniería

Cano, Ramiro..............................................................................................cramirocano@hotmail.com Cearras, Mariana............................................................................................ benito_bb@hotmail.com Díaz,Federico......................................................................................................facil27@hotmail.com

Resumen En el presente trabajo aplicamos el principio de conservación de energía y conceptos de dinámica con el objetivo de lograr una mejor comprensión del funcionamiento empírico y teórico de una catapulta, para lo cual se construyó un modelo de dimensiones reducidas con el cual realizamos una serie detiros. Contrastamos las bases teóricas con los resultados experimentales, implementando para esto, un sistema de vídeo y un software para análisis del mismo.

Introducción 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 (espacioexterior) 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 aún así el estudio de los mismos es complicado. Por esta razón, es que utilizamos cámaras de vídeo, que nos permitenanalizar estos hechos, sin tener que presenciarlos.

La idea de nuestro experimento es estudiar que fenómenos se dan lugar en un tiro parabólico efectuado con catapulta, utilizando la cámara de vídeo para capturar las imágenes y luego procesarlas, con la ayuda de un software especial, en la computadora.

Estudio de la Física de una Catapulta – R. Cano, M. Cearras y F. Díaz – UF 2002

1

Lacatapulta fue la primera máquina militar en la cual se utilizó la fuerza de gravedad y la caída de pesos, para impartir la energía necesaria a un proyectil. Nosotros utilizamos el principio de la conservación de la energía en el modelo idealizado para obtener datos aproximados del proyectil. Los cálculos implican el uso de dinámica básica y lo interesante consta en comparar los datos obtenidosanalíticamente con los experimentales.

Esquema del informe

-

Consideraciones preliminares: análisis de la conservación de la energía Descripción del experimento Análisis del video Tratamiento estadístico de las distancias alcanzadas Resultados Conclusión

Consideraciones preliminares: Análisis de la conservación de la energía: Con el fin de realizar los lanzamientos construimos una catapulta(Fig. 1), que analizaremos en forma idealizada. Sus dimensiones son: Altura de la base al eje ( a ): 23.50 [ 0.05 cm. Longitud del brazo mas chico ( b ): 8.50 [ 0.05 cm. Longitud del brazo mas largo ( c ): 28.20 [ 0.05 cm. Maza del brazo completo ( m ): 2.65 [ 0.05 g. Maza del contrapeso ( M ): 21.42 [ 0.05 g. Maza del proyectil ( m ): 0.41 [ 0.05 g

-

Estudio de la Física de una Catapulta –R. Cano, M. Cearras y F. Díaz – UF 2002

2

Figuras 1A y 1B: Dos vistas de la catapulta construida a escala y las referencias de sus dimensiones (1A)

En la Fig. 2 vemos la catapulta previa al disparo, M es la masa del contrapeso, que está contenido en una canasta movible en el extremo del brazo de más corta longitud. En el final del brazo más largo, se encuentra el proyectil, de masa m, yse tuerce el brazo de manera que este sea despedido con ángulo de 45º para maximizar el alcance. Se deja el contrapeso libre de caer, y el brazo más largo arroja el proyectil con ese ángulo. La posición de la catapulta al momento del lanzamiento se ve en la Fig. 3, donde se pude ver claramente que el proyectil sale despedido cuando el brazo queda a 90º del suelo, esta es la forma de conseguir...