Kako napraviti Katapult od štapića za sladoled

Povijest katapulta

Katapult je balistička naprava koja služi za lansiranje projektila (najčešće kamenja) na veliku daljinu, bez potrebe za barutom ili eksplozivima.

Različite vrste katapulta su se koristile od antičkog doba, uglavnom u svrhe ratovanja pri opsadama.

Najstariji katapult za koji znamo pojavio se u antičkoj Grčkoj oko 399. godine prije nove ere, u gradu Sirakuzi. Stari Rimljani su također uvelike koristili katapulte u svojim ratnim pohodima i dalje usavršili ovu napravu.

No tek u srednjem vijeku su katapulti doživjeli različite iteracije i postali neizostavni dio pri opsadi velikih kamenih utvrda. Najčešće su služili za lansiranje kamena, u svrhu probijanja zidova, ali su se i nerijetko koristili za lansiranje leševa životinja kako bi zarazili svoje protivnike boleštinama što bi olakšalo osvajanje utvrde.

Postoje različite vrste katapulta, a dodatne, najpoznatije verzije su:

• Balista – ogromni samostrijel koji je služio za lansiranje velikih drvenih strijela sa željeznim vrhom.
• Trebušet – najveća i najmoćnija verzija katapulta, visine i do 30 metara, koja je mogla lansirati kamen težine 50–100 kg na daljinu od 300 metara.

Kako funkcionira katapult

Katapult se koristi zakonima fizike i koristi energiju kako bi lansirao projektil bez upotrebe eksploziva (koji je sastavni dio svih vatrenih oružja).

Povijesni su katapulti energiju pohranjivali na jedan od tri načina: napetošću, savijanjem nečeg elastičnog poput luka (balista); torzijom, uvrtanjem snopova užeta ili životinjskih tetiva dok se ne napnu (mangonel); i gravitacijom, spuštanjem teškog protuutega (trebušet). Naš katapult od štapića koristi četvrti trik koji stari narodi nisu imali - elastičnu energiju pohranjenu u rastegnutim gumicama.

“Klasični” katapult se sastoji od “ruke” na čijem kraju se nalazi okruglasta “posuda” u koju stavljamo projektil. Za “Posudu” i “ruku” katapulta je pričvršćena špaga koja se pomoću ručice može zatezati što “ruku” katapulta spušta prema dolje. Tako se stvara napetost.

Otpuštanjem ručice, napetost popušta i “ruka” katapulta se podiže prema gore i izbacuje kamen.

Izbacivanje kamena je kontrolirano prečkom, koja zaustavlja pomicanje “ruke” katapulta pri čemu se kamen izbacuje iz “posude” katapulta i nastavlja letjeti prema svom cilju.

Brzina kretanja kamena nakon lansiranja je jednaka brzini pomicanja “ruke” katapulta nakon otpuštanja napetosti, dok je kut lansiranja kontroliran prečkom, koja je zaustavljala pomicanje “ruke” katapulta pod određenim kutem.

“Klasični” katapult je bio bolji za lansiranje projektila pod manjim kutom, što je bilo odlično za uništavanje zidina, dok je Trebušet bio pogodniji za lansiranje projektila pod većim kutem i prebacivanjem projektila preko zidina.

Ruka katapulta je poluga

Evo nečega što vrijedi izgovoriti naglas, jer povezuje ovu igračku sa školskim gradivom: ta zamašna ruka je poluga - jedan od šest klasičnih jednostavnih strojeva, uz kotač, kolotur, kosinu, klin i vijak.

Poluga je samo kruta šipka koja se okreće oko nepomične točke koju zovemo oslonac. Na vašem katapultu od štapića oslonac je ondje gdje je ruka pričvršćena straga. Razmislite što time dobivate: vaša ruka povuče kraj blizu oslonca kratak put prema dolje, a drugi kraj - onaj s posudom - opiše puno veći luk i zato se pri otpuštanju giba puno brže. Tu brzinu naslijedi kuglica. Ista ideja kao klackalica, škare ili tačke.

Isprobajte: pomaknite točku oslonca (podmetnite štapić ili dva ispod ruke da promijenite mjesto savijanja) i lansirajte ponovno. Dulja ruka za izbacivanje brže zamahne posudom - sve do trenutka kad gumice više ne mogu pokretati dodatnu dužinu.

Potrebni materijali za izradu katapulta

• Štapići za sladoled (11 komada)
• Kuhinjske gumice (4 komada)
• Plastični čep
• Vruće ljepilo

Postupak izrade katapulta

Za korak po korak upute o izradi katapulta, možete pogledati video na početku članaka ili nastavite čitati.

1. Uzmite 6 štapića za sladoled i spojite ih pomoću gumica. Na svakom kraju ih omotajte pomoću jedne kuhinjske gumice.
2. Na sredini “baze od 6 štapića), vertikalno pričvrstite jedan štapić za sladoled pomoću kuhinjske gumice. Dobro omotajte gumicu tako da se štapić može pomicati i da se vraća u prvobitni položaj.
3. Vrućim ljepilom, na bazu zalijepite još po jedan štapić sa svakog ruba vertikalno, i na krajeve tih štapića zalijepite jedan horizontalno s bazom tako da vam katapult dobije kockasti oblik.
4. Na kraj katapulta zalijepite mali komadić štapića za sladoled i njega spojite s kuhinjskom gumicom za “ruku” katapulta kako biste dodatno učvrstili svoj katapult.
5. Zalijepite čep od boce na vrh “ruke” katapulta i vaša naprava je spremna.
6. Napravite kuglicu od papira i vrijeme je za lansiranje!

Prije lansiranja, postavite pretpostavku!

Pretvorite to u pošten test

Katapult koji samo izbacuje stvari zabavan je desetak minuta. Katapult koji mjerite zabavan je cijelo poslijepodne, a uči najvažniju naviku u znanosti: mijenjaj jednu stvar odjednom.

Uzmite krojački metar i papir pa odaberite jednu stvar koju ćete mijenjati:

• Kut lansiranja. Promijenite gdje prečka zaustavlja ruku, tako da kuglica poleti pod drugim kutom. Isprobajte nizak, srednji i strm. Pobijediti bi trebao kut oko 45° - klasičan odgovor, jer je to najbolji kompromis između bacanja kuglice naprijed i vremena koje provede u zraku.
• Broj gumica. Jedna, dvije, tri. Više gumica pohranjuje više energije, pa hici idu dalje - sve dok se štapići ne počnu savijati i dodatna gumica prestane pomagati.
• Težina projektila. Ista postava, različite kuglice: papir, grožđica, mala gumica za brisanje. Pobjeđuje lakša, jer ista pohranjena energija mora pokrenuti veću masu.

Svaku verziju lansirajte pet puta i zapišite svaku udaljenost, pa usporedite najbolji rezultat ili prosjek. Pet hitaca je važno: jedan sretan hitac ne dokazuje ništa, a dijete će otkriti da ni posve jednaka lansiranja ne daju jednake rezultate. To nije pogreška u pokusu - to jest pokus.

Božićni dodatak: katapult za grudve snijega 🎄

1. Napravite katapult kao što je opisano gore, ali papirnatu kuglicu zamijenite grudom snijega: bijelim pomponom, kuglicom vate ili zgužvanim bijelim svilenkastim papirom.
2. Oko metar dalje napravite snjegovića za gađanje: složite tri papirnate čaše naopako jednu na drugu ili napravite malu piramidu od čaša. Na gornju čašu nacrtajte lice.
3. Gađajte naizmjence. Koliko je grudi potrebno da se snjegović sruši?
4. Grudanje: dvoje djece, dva katapulta i pred svakim utvrda od čaša. Pobjeđuje onaj tko prvi sruši protivničku utvrdu.

Još znanosti: pompon je mnogo lakši i pahuljastiji od papirnate kuglice, pa ga zrak puno više usporava. To mijenja i najbolji kut ispaljivanja: za lagane, pahuljaste predmete obično je malo manji od 45°. Ponovite test s kutovima iz poštenog testa gore, ali s grudama, i provjerite mijenja li se pobjednik.

Sigurnost: koristite samo mekane grude i uvijek gađajte metu, nikad nečije lice. Mali pomponi predstavljaju opasnost od gušenja za djecu mlađu od 3 godine.

Iza svakih vrata našeg STEM adventskog kalendara čeka po jedan božićni pokus.

Što ćete naučiti izradom katapulta

• Mehaničke principe kretanja
• Newtonov zakon gibanja i kako različite sile djeluju na gibanje
• Polugu, jedan od šest jednostavnih strojeva
• Kako provesti pošten test: promijeni jednu stvar, izmjeri, ponovi
• Nova znanja iz inženjerstva
• Koordinaciju oka i ruke te finu i grubu motoriku

Često postavljana pitanja

Imate želju za još sličnih aktivnosti? Svakako pogledajte Kako napraviti Raketu od Šibica ili raketu od octa i sode bikarbone te naučite graditi različite građevine pomoću STEM inženjerstva.