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力がカタパルトの回転ポイントに作用し、しばしば武器として空中を物体を発射します。カタパルトの推進力は、「モーメント」、またはカタパルトアームに伝達される回転力の量として最もよく測定されます。発射物に結果として生じる力は、アームがそれに誘発する回転および接線加速度の関数です。カタパルトの動きの間、発射体にかかるモーメントとその結果の力が変化することに注意してください。
ステップ1
カタパルトアームのモーメントを計算します。モーメントは、カタパルトアームに垂直に作用する力に、アームの回転点からの距離を掛けたものに等しくなります。力がウェイトによって提供される場合、垂直力はウェイトにウェイトケーブルとカタパルトアーム間の角度の正弦を掛けたものに等しくなります。正弦は三角関数です。
ステップ2
カタパルトアームの極慣性モーメントを計算します。これは、オブジェクトの回転に対する抵抗の尺度です。一般的なオブジェクトの極慣性モーメントは、各微小質量単位の積分に、回転点からの各質量単位の距離の2乗を掛けたものに等しくなります。積分は計算の関数です。カタパルトアームを均一なロッドとして近づけることができます。極慣性モーメントは、アームの質量の3倍に長さの2乗を掛けたものになります。
I =(m * L ^ 2)/ 3。
ステップ3
角加速度を計算します。これは、任意の時点のモーメントを極慣性モーメントで割ることによって簡単に見つけることができます。
a = M /I。
ステップ4
発射体の垂直加速度と接線加速度を計算します。接線加速度は、オブジェクトの線速度の増加を表し、角加速度に腕の長さを掛けたものに等しくなります。求心性加速度とも呼ばれる通常の加速度は、オブジェクトの瞬間速度に垂直に作用し、二乗された速度を腕の長さで割った値に等しくなります。
a =(v ^ 2)/L。
経過時間に平均角加速度と腕の長さを掛けて、任意の時点で速度に近づけることができます。
v = a * t * L
手順5
ニュートンの第2法則-力は質量と加速度の積に等しい-を使用して、オブジェクトの加速度をカタパルトによって引き起こされる力に変換します。接線加速度と垂直加速度の成分にオブジェクトの質量を掛けて、2つの力を求めます。
手順6
力の2つのコンポーネントを結合して、1つの力を生成します。垂直力と接線力は互いに垂直に作用するため、ピタゴラスの定理を使用して、結果として生じる力の大きさを見つけることができます。
a ^ 2 + b ^ 2 = c ^2。ここで、 ’’ a ’’と ’’ b ’は強度のコンポーネントであり、’ ’c’ ’はその結果です。