Проектная работа по физике Илющенко Михаилучащийся 8В класса Руководитель: Понаморева И.А., учитель физики Тема: «Исследование модели катапульты»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
Курагинская средняя общеобразовательная школа №1 имени Героя Советского Союза А.А.Петряева






Проектная работа по физике
Тема: «Исследование модели катапульты»




Выполнил работу: Илющенко Михаил,
учащийся 8В класса
Руководитель: Понаморева И.А.,
учитель физики

пгт. Курагино 2018г.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление......................................................................................................... 2
Введение............................................................................................................. 3
Основная часть................................................................................................... 5
Теоретическая часть.......................................................................................... 5
Практическая часть............................................................................................ 9
Заключение....................................................................................................... 11
Список используемых ресурсов..................................................................... 12
Словарь............................................................................................................. 13

ВВЕДЕНИЕ
В сентябре этого года я наткнулся на документальный фильм о вооружении средних веков. В частности там подробно рассказывалось об устройстве и принципе работы катапульты.
Актуальность: Причиной выбора данной темы послужило моё любопытство к изучению строения катапульты, так как ими пользуются и сейчас в мирных целях.
Проблема: проблема заключается в подборе материала для изготовления катапульты и в определении дальности полёта снаряда.
Цель: изготовить модель катапульты, выявить зависимость дальности полёта снаряда катапульты от изменения условий и деталей.

Задачи:
1. Изучить историю создания катапульты по литературным источникам.
2. Сконструировать катапульту.
3. Провести исследования о зависимости дальности полета от длины рычага.
4. Провести исследования о зависимости дальности полета от изменения параметров.
Методика:
1. Сбор материала.
2. Эксперимент.
3. Измерения.
4. Сравнение.
5. Анализ.
Практическая значимость: моя работа может использоваться на уроках физики младших и седьмых классов для представления о работе рычага, как наглядное учебное пособие или может служить макетом для реконструкции настоящей катапульты в рамках спектакля или в инсценировке сражения средних веков.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Что же такое - катапульта?
Любая метательная машина, стреляющая камнями, железными дротиками или стрелами, обозначается греческим термином – катапульта. Древнеримские авторы катапультам дали название «Тormentum» (скручивать). Это были машины, имеющие торсионный принцип действия. Почти все метательные устройства работают по одному принципу: они преобразуют потенциальную энергию в кинетическую. А потенциальная энергия накапливается в эластичном жгуте, который привязан к катапульте. Катапульта накапливает энергию в силе тяжести, когда груз подвешен высоко. И когда вы освобождаете потенциальную энергию, она превращается в кинетическую и выстреливает как ракета.

История катапульты
На Сиракузы, где жил и творил Архимед, часто нападали римляне. Считается, что учёный придумал сразу несколько приспособлений для защиты от вражеских кораблей.
Под его руководством построили огромное количество больших катапульт и «скорпионов» — маленьких катапульт, которые стреляли стальными дротиками. (6)
Катапульту использовали вплоть до XV века во всех странах Европы. Первые упоминания об использовании этих осадных машин при штурме европейских городов сделаны ещё в IX веке, вероятно, с этого времени враждующие стороны применяют примитивные приспособления для перебрасывания камней. По опыту современных французских любительских реконструкций такая катапульта, обслуживаемый командой в 8—16 человек, способен метать камни весом 3—12 кг на 40—60 м с частотой 1 выстр/мин.
Баллисты 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. (4)
К началу XIV века появление новых типов фортификационных сооружений существенно снизило эффективность обстрела долговременных укреплений из баллист, что наглядно продемонстрировал боевой опыт Столетней войны. Начиная с 1340-х годов и вплоть до появления пороховой стенобитной артиллерии основным способом взятия крепостей стала осада. Тем не менее, более лёгкие метательные машины сохраняли свою боевую ценность даже какое-то время после появления огнестрельного оружия. (2)
Применение катапульту в современном мире:
В настоящее же время катапультой именуют приспособление, за счёт толчка ускоряющее взлёт самолётов военно-морской авиации с палуб кораблей.
А ещё катапульта - это приспособление, за счёт направленного взрыва выбрасывающее пилота вместе с его креслом из летательного аппарата.
Виды катапульт
Ни одна осада или оборона крепости не обходилась без этого орудия. Из баллист можно было метать камни и бочки, в которых находилась зажигательная смесь. Конструкция ее довольно проста: рычаг (4), спусковой механизм (9) и праща (5). Рычаг крепко удерживается пучком скрученных волокон (6), подтягивание которых осуществляется специальным устройством (7), расположенным на платформе (1). Стопорная балка (3) расположена напротив рычага. Также в конструкции есть ворот для опускания (натягивания) бросающего рычага (8), закрепляемого за веревку и упор (2).


Еще одно оружие, у которого выстрел осуществлялся благодаря энергии скрученных жил, внутри которых установлен рычаг, называется карробаллиста. Карробаллиста имеет два жгута волокон и два рычага. В этом орудии метательным объектом являлось копье, а усилие на него осуществляла тетива, которая соединяла оба рычага. При помощи рычага, осуществлялась вертикальная наводка карробаллисты, а управляя рычагом, можно было легко осуществить горизонтальную. Еще до нашей эры (в III веке) Римская армия широко использовала карробаллисты, применяя их как в море, так и на суше. Данный вид орудия был хорош для метания копий и стрел.

В текстах, составленных древнекитайским философом Мо-цзы, можно встретить ранние упоминания о катапультах, действующих по принципу рычага. (3)

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Оборудование и материалы: конструктор LEGO, клей «Момент», резинка № 1, резинка № 2, скотч, ножницы, карандаш, линейка, блокнот, рулетка.
Ход работы:
1. Изготовление макета катапульты.
2. Проведение замеров дальности полёта снаряда с разными плечами и резинками.
3. Заполнение таблицы.
4. Подведение итогов.



Рычаг № 1 (0,16 м) Рычаг № 2 (0,285 м)
Резинка № 1 Резинка № 2 Резинка № 1 Резинка № 2
Дальность полёта (м) 0,35 1,8 1,6 -
0,44 1,59 1,18 -
0,53 1,73 1,02 -
Средний показатель 0,44 1,7 1,27 -


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Я изучил литературу по истории, устройству и принципу действия катапульты.
Сконструировал модель катапульты, используя конструктор LEGO.
Исследовал зависимость дальности полёта от длины рычага. Увидел, что при увеличении длины рычага дальность полёта снаряда уменьшилась. Считаю, что эксперимент не дал точной зависимости, потому что масса рычага увеличилась и центр масс сместился, так как размеры рычага увеличились.
Исследовал зависимость дальности полёта от характеристики резинки. Увидел, что дальность полёта снаряда с резинкой № 2 больше примерно в 4 раза, чем дальность полёта с резинкой № 1. Эксперимент показал, что для эффективной эксплуатации катапульт подходят эластичный жгут должен быть определённой жёсткости.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ РЕСУРСОВ
1. Пёрышкин А.В. Физика 7 класс : учебник / А.В, Пёрышкин - 4-е изд. ; - М.: Дрофа, 2015.-224с.
2. Аксенов В.П. "Катапульта" : книга / В.П. Аксёнов изд. "Советский писатель. Москва" (1964), 264с.
3.http://www.xlegio.ru/throwing-machines/theory-and-practice/bows-and-catapults/
4.http://fb.ru/article/175033/chto-takoe-prascha-opredelenie-i-znachenie-slova-prascha-prascha-davida
5.http://ru.solverbook.com/spravochnik/mexanika/dinamika/zakon-soxraneniya-energii/
6.https://zen.yandex.ru/media/philosophy/5-samyh-udivitelnyh-izobretenii-i-otkrytii-arhimeda-5b068f7ea815f1b1f4385a5e
7.http://история-вещей.рф/oruzhie/istoriya-katapultyi.html

СЛОВАРЬ
Торсионный - связанный с кручением. (7)
Кинетическая энергия – это энергия, которой тело обладает вследствие своего движения. (5)
Потенциальная энергия – это энергия, которая определяется взаимным расположением тел, а также характером сил взаимодействия между этими телами. (5)
Праща – холодное метательное оружие из ткани или кожи. (4)
Фортификация - военно-инженерная наука об укреплении местности для ведения боя. (7)