Natuurkunde Trebuchet

[Dirk van Zuijlen]

Beste Student,

introductie pws
Ik maak mijn pws over een bepaald soort trebuchet(katapult) genaamd de Whipper.
Een trebuchet werkt op basis van een vallend tegengewicht wat een lange arm in een zwaai beweging brengt. Aan de lange arm zit een touw vast wat een extra zwaai geeft aan het projectiel. De video verduidelijkt het proces (op 5:00 min).
https://www.youtube.com/watch?v=-gn2RGPqe_A

Probleem
Het lukt ons om een wiskundige formule op te stellen voor de projectiel baan door de lucht maar wij ervaren erg veel moeit met het maken van een formule voor de begin snelheid van het projectiel direct na het afvuren. De beweging van de korte en lange arm is voor ons nogal complex.
We zouden een formule willen maken op basis van de lengte van de korte arm, de lengte van de lange arm, het gewicht van het contragewicht, het gewicht van het projectiel en de lengte van de slinger.

in dit plaatje is de bewegingen van het projectiel, gewicht en de arm te zien.

Ik heb geprobeerd de beweging op te delen in verschillende stappen.
1. Het vallen van beide armen
2. Het vallen van het tegen gewicht en het door draaien van de arm
3. Het draaien van de slinger als resultaat van de draaiing van de arm

Het vallen van beide armen:
Bij het vallen van beide armen beschouwde ik dit als een enkele paal vast aan een as en aan het andere uiteinde een gewicht. Hierbij vond ik op internet een formule voor Pivoting rods http://dev.physicslab.org/Document.aspx?doctype=3&filename=RotaryMotion_RotationalDynamicsPivotingRods.xml
Ik heb geprobeerd deze formule toe te passen maar ik kwam op een lagere snelheid uit dan mijn meet resultaten wanneer beide armen zich onder de as bevonden in een verticale positie.

2 en 3:
Het draaien van de arm als resultaat van het vallende contragewicht leek mij sterk op een dubbele pendulum. Vervolgens leek mij het draaien van de slinger als resultaat van het draaien van de arm ook op een dubbele pendulum. Ik heb een formule voor de dubbele pendulum kunnen vinden maar ik kom niet zo ver dat ik weet hoe ik deze moet toepassen.
video slinger en lange arm(op 2:45 min): https://www.youtube.com/watch?v=8hAX72Xgf1U&t=164s
video dubbele pendulum: https://www.youtube.com/watch?v=tc2ah-KnDXw

Ik hoop dat iemand geïnteresseerd is in dit onderwerp en ons wil helpen bij het maken van een formule voor de begin snelheid van het projectiel.

Vriendelijke groet,

Dirk van Zuijlen
dirkvz2001@hotmail.com
CLD

[Coco_P]

Hoi Dirk!
Wat een uitdaging! ik help jullie graag, maar het ziet er naar uit dat dit uitleggen via dit forum wel lastig zal zijn. Is het een idee dat jullie een keer langs komen op de TU Delft? Dan kunnen we er over praten en een manier zoeken om het probleem aan te pakken! Zoals ik het nu zie zal het een erg complexe berekening worden, welke ik zal proberen te versimpelen voor jullie.

Hebben jullie het er ook al met jullie natuurkunde docent over gehad? Wat zegt hij over het niveau van de berekening?

Als jullie geïnteresseerd zijn om langs te komen, kunnen jullie een mail sturen naar scholierenlab@tudelft.nl.
Geef in het onderwerp even aan dat je voor Natuurkunde vragen komt en zet in de mail je telefoonnummer en je vraag, dan zal ik je bellen om een afspraak te maken!

Groeten Coco