CATAPULTÁNDONOS A ARQUÍMEDES
Samuel Eduardo Menco Diego José Calvo Luis Armando Medina
Jose David Torres
Samuel Eduardo Menco Diego José Calvo Luis Armando Medina
Jose David Torres
¿Quién Fue?
Arquímedes de Siracusa fue un físico, ingeniero, inventor, astrónomo, matemático griego nacido aproximadamente en los años 290 antes de Cristo. Su brillantez dió a la humanidad avances físicos y matemáticos cómo la aproximación al número de pi, la ley de la palanca, la mejora a máquinas de asedio, cálculos para los volúmenes de las superficies de revolución y más.
¿Sabías Qué?
Uno de los momentos más importantes de la carrera de Arquímedes como matemático, físico e ingeniero, fue cuando el rey de Siracusa – Grecia, su tierra natal, ordenó la construcción de una enorme embarcación, quizá la más grande jamás fabricada hasta la época, con la mala suerte de que cuando se llevó al mar se quedó completamente atorada. Por más que se intentó, la fuerza bruta no fue suficiente para sacar la embarcación, así que Arquímedes inventó un sistema de poleas compuesto que amplificaba la fuerza de tracción aplicada, moviendo la nave con mínimo esfuerzo. Este hecho fue la base para crear la Ley de la palanca, y nos hace pensar en una de sus frases más célebres: “Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo”
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¿Qué Hizo?
La primera aparición de la catapulta se da en el año 399 a.C. Aparece la primera catapulta, bajo el patrocinio de Dionysius I de Siracusa. Esta consistía en un gran arco que era capaz de lanzar proyectiles gracias a la fuerza de tensión a la que este era sometido.
Tiempo después, en el año 340 a.C, constructores de Philip de Macedonia diseñaron y construyeron la catapulta del tipo Torsión. La Ballesta. La fuerza era suministrada por una madera torcida, la cual almacenaba la energía requerida para el lanzamiento del proyectil. El diseño de la balista era similar a una ballesta gigante y funcionaba mediante el uso de la tensión. Las balistas fueron diseñadas para lanzar enormes dardos de madera, hierro o flechas, cuya fuerza tensora se obtenía de madejas de pelo, cabello o tendones retorcidos – el diseño de la balista se basaba en una enorme máquina de lanzamiento de dardos. Las balistas lanzaban pernos pesados, dardos y lanzas a lo largo de una trayectoria plana. La palabra ‘Balista’ se deriva de la palabra griega ‘Ballistes’ que significa arrojar. La balista es un tipo de catapulta medieval de la Edad Media.
Luego, Alejandro el Grande, hijo de Philip, sitia la fortaleza de la isla de Tiro usando ballestas lanza rocas en el año 332 a.C.
En el último cuarto del siglo III a.C, aparece Arquímedes, quien, dentro de sus grandes descubrimientos, logró aportar con arduo trabajo, al mejoramiento de la catapulta. Esta lanzaba grandes piedras de, supuestamente, piedras de 816 kilos, usadas para defender la ciudad de Siracusa, los griegos disparaban las catapultas desde tierra y hundían los barcos enemigos gracias a su gran potencia y precisión acabando con los hombres de Marcelo, los cuales al final, consiguieron entrar a su territorio luego del asedio, en el que murió Arquímedes.
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Propiedades Físicas de la Catapulta
Movimiento Parabólico
Como resultado del lanzamiento, el proyectil seguirá una trayectoria parabólica, es decir, una movimiento que forma una figura similar a un arco.
Llamamos proyectil a cualquier cuerpo lanzado en el espacio por la acción de una fuerza, en este caso, la fuerza que lanza nuestro objeto proviene de la torsión que previamente describimos. Una vez lanzado, nuestro proyectil tendrá un movimiento con velocidad constante en la dirección horizontal, y un movimiento con aceleración constante (la gravitatoria), en la dirección vertical, provocando esa trayectoria tan característica.
Transmisión de Momento Lineal
r d
F R
punto de apoyo
Los mecanismos de transmisión lineal transmiten el movimiento, la fuerza y la potencia producidos por un elemento motriz o motor de manera lineal a otro punto. Entre estos mecanismos se encuentran las palancas, las poleas y los polipastos. Un balancín es un ejemplo de palanca.
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Torsión
Una cuerda se tuerce, es decir, se le aplica un momento axial (una fuerza como si estuvieses apretando un tornillo) produciendo que partes de la cuerda giren entre ellos mismos. La cuerda cuando se trabaja con fuerzas no muy altas va a tender a volver a su posición original (sin torcer) y en ese proceso se libera energía que permite lanzar el objeto.
¿Sabías Qué?
Una cuerda se tuerce, es decir, se le aplica un momento axial (una fuerza como si estuvieses apretando un tornillo) produciendo que partes de la cuerda giren entre ellos mismos. La cuerda cuando se trabaja con fuerzas no muy altas va a tender a volver a su posición original (sin torcer) y en ese proceso se libera energía que permite lanzar el objeto.
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HAZ CATAPULTA TU
Una catapulta es un instrumento que permite lanzar objetos a grandes distancias. Existen varias formas de producir el movimiento, pero, te enseñaremos como construir uno con base a la torsión elástica de una cuerda, donde la misma al querer volver a su posición inicial liberará una gran cantidad de energía
Para hacer esto es necesario los siguientes materiales, que puedes conseguir fácilmente en una ferretería: 1. Listones de Madera
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3m de Cuerda
Una cuchara
Tornillos
Tuercas
Clavos
Cinta negra
Pasos
Construir la Estructura
a. b. c.
a. b.
Construir un marco con 4 listones de una madera rígida para dar forma a la base.
Luego hacer un arco, en el cual chocará la cuchara y fijarlo mediante tornillos a la base. (Se pueden colocar soportes diagonales para mayor rigidez)
2. Construir la Cuchara
Unir un trozo pequeño de madera a una cuchara metálica de cocina mediante cinta
Se debe buscar que la cabeza de la cuchara sobrepase el arco en la que chocará para que el proyectil pueda pasar.
El área de abajo tiene que ser lo suficientemente grande para que no se deslice por la cuerda.
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1.
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a. b. c. d.
Un poco más atrás de los pilares del arco se deben hacer agujeros por los cuales va a pasar la cuerda.
Pasaremos varios tramos de cuerda para aumentar el grosor de esta.
Colocamos la cuchara en el centro de este "trenzado".
Fijamos los extremos de la cuerda con tornillos para evitar que se salga.
Ensamblar con la Cuerda Generar Torsión
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a.
En cada extremo de la cuerda se debe girar el tornillo en dirección al arco.
Con esto lo que conseguimos es que la cuerda se tuerza y acumule energía que aprovechará la cuchara para moverse.
A mayor torsión mayor será la fuerza con la que se moverá. Es importante saber que, se trabaja con la región elástica del material, por lo que querrá volver a su estado original como lo haría un resorte.
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¿Cómo se Vería una vez Terminada?
Catapulta completamente terminada, donde es visible la base de madera con el arco (donde chocará la cuchara) y listones diagonales que sirven de soporte.
Cuchara unida a un trozo de madera con cinta, en el extremo inferior se situará parte de la cuerda para que la cuchara gire junto con la cuerda
Tornillos con tuercas que permiten la torsión de la cuerda. En ambos extremos de la cuerda se colocarán los tornillos que evitarán también que la cuerda se salga.
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¿Qué Es?
Es un libro que a través de la práctica y la lectura permite la adquisición de nociones básicas de ciencia y matemática, principalmente se encuentra fundamentado en Arquímedes un genio físico, matemático, ingeniero y filósofo quien sus aportes han sido base del desarrollo científico y tecnológico actual. Proyectos como el “tornillo sin fin” se usa en múltiples maquinarias como elemento de transporte, matemáticamente ofreció una aproximación de la raíz de 3 en su obra la “Medición de un Círculo y, dentro de muchos otros, encontramos tal vez no su creación, pero si un arma bélica que mejoró notoriamente llamada la “Catapulta”. De esta, encontramos fundamentos científicos que te harán volar la cabeza.