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Die Aktion eines Katapults nutzt Spannung, Torsion und Schwerkraft. Wie die Katapulte in Peter Jacksons Film "Die Rückkehr des Königs" sind Katapulte Belagerungswaffen, mit denen Geschosse ohne Sprengstoff auf ein feindliches Ziel geschleudert werden. Diese einfachen Maschinen sind im Mittelalter und noch früher von entscheidender Bedeutung und nutzen gespeicherte Energie, um ein Projektil oder eine Nutzlast freizugeben.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Katapulte setzen grundlegende Physik ein, um zu funktionieren. Das erste Katapult, ein Ballista, simulierte die Aktion einer Armbrust und feuerte einen riesigen Pfeil als Rakete ab. Das Gerät erhielt seinen Namen vom griechischen Wort ballisten, was bedeutet werfen. Trotz der Genauigkeit dieser Belagerungswaffe fehlte die Kraft der Katapulte aus Trebuchet und Mangonel.
Die Ballista
Wenn Sie eine Armbrust benutzt haben oder gesehen haben, wie eine abgefeuert wurde, können Sie sich vorstellen, wie eine Ballista funktioniert. Wie bei einem Mangonel werden verdrehte Seile verwendet, um eine Torsion oder Spannung um die Rotationsachse zu erzeugen. Anstatt einen Arm zu haben, der sich durch eine vertikale Ebene dreht, werden Zwillingsarme verwendet, die sich durch eine Ebene bewegen, die sich über der Horizontalen befindet, um einen Winkel zu bilden, den die Besatzung wählt. Dieses Gerät kann Steine wie andere Katapulte abfeuern, eignet sich jedoch besonders zum Abfeuern von riesigen Pfeilen und Speeren.
Das Trebuchet
Als effizienteste und genaueste Art von Katapult verwendet ein Trebuchet ein schwereres Gegengewicht als die Nutzlast, um die Energie für den Start bereitzustellen. Die Vorrichtung ist wie eine Wippe aufgebaut, wobei der Drehpunkt vorne viel näher am Gegengewichtsende liegt als hinten an der Nutzlast und der Schlinge. Als Beispiel für das Prinzip des mechanischen Vorteils ist die lineare Geschwindigkeit der Schlinge - in diesem Fall die Geschwindigkeit, mit der die Nutzlast ihren Bogen unmittelbar vor dem Start nachzeichnet - allein aufgrund des Gewichts größer als die des Gegengewichts größere Masse der letzteren.
Der Mangonel
Die bekannteste Art von Katapult, die Mangonel, feuert Projektile in geringeren Winkeln ab als ein Trebuchet. Dadurch ist sie besser zum Zerstören von Wänden geeignet, als zum Abfeuern von Gegenständen über Wänden. Physikalisch gesehen wird die Spannung durch Seile in entgegengesetzter Richtung erzeugt, eines in Startrichtung und das andere in Richtung Boden unter der Nutzlast. Wenn Soldaten das am Boden festgebundene Seil abschneiden, beschleunigt der Arm der Mangonelle schnell auf das Ziel zu und die Nutzlast fliegt. Die potentielle Energie selbst ergibt sich aus den elastischen Eigenschaften des Geräts: Das flexible Holz verbindet den Schwenkarm mit dem Rest des Geräts.
Do-It-Yourself-Katapult
Bauen Sie mit leicht zu findenden Teilen und Werkzeugen Ihr eigenes Katapult im Mangonel-Stil, das früher auch als Belagerungsmaschine bezeichnet wurde. Sie benötigen ein Dutzend oder mehr Holzstücke, die 15 bis 30 cm lang sind, einen Vorrat an kleinen Nägeln oder Schrauben, Holzleim, ein paar zähe Gummibänder, ein Paar Ösenhakenschrauben, eine 15 cm lange Metallstange und eine Stück Pappe etwa 4 Zoll im Quadrat. Versuchen Sie für eine besondere Herausforderung, diese ohne Anleitung zusammenzusetzen.