Физика и жизнь полностью

В принципе конструкция катапульты (точнее, ее разновидности, называемой требушет) очень проста. Вы сооружаете раму, которая создает центр вращения, находящийся на расстоянии 2–3 метров от земли. Затем прикрепляете к ней длинную балку наподобие детских качелей (в виде доски, уравновешенной в центре), но, в отличие от них, ось вращения устанавливается таким образом, чтобы длина балки по одну сторону от нее была гораздо больше длины балки по другую ее сторону. Теперь у вас получилась А-образная рама, которая выглядит так, словно поверх нее положили длинную палку. В исходном положении длинный конец балки касается земли. Вы прикрепляете к нему пращу и укладываете ее на землю под рамой. День, когда мы впервые собрали эту конструкцию, был почти безветренным и солнечным. Одним словом, условия для испытаний были близки к идеальным.

С самого начала мы столкнулись с проблемой. Восхитительная особенность требушета (если, конечно, вы не мишень для камня) в том, что для придания вращения балке (и, соответственно, праще) используется сила земного притяжения. Вы прикрепляете тяжелый груз к короткому концу балки, и, когда отпускаете его, он очень быстро тянет вниз ее короткий конец. Вся балка начинает вращаться вокруг оси, описывая в воздухе вертикальный круг; праща также вращается вместе с другим концом балки. В результате создается очень быстрое вращение, а метательный снаряд в праще вращается вокруг оси, поскольку со стороны пращи на него воздействует тянущая сила, направленная внутрь. Поначалу процесс развивался так, как и должен. Наша первая задача состояла в том, чтобы добраться до этого момента, но нам не удавалось найти достаточно большой груз, который привел бы весь механизм в действие. Я предложила себя в качестве такого груза, однако мой вес оказался недостаточным. Мы пришли в замешательство. В тот вечер я выплеснула все накопившееся раздражение на нескольких друзей, которые предложили мне съесть побольше пирожных, чтобы срочно набрать вес. Затем кто-то из них выдвинул идею утяжелить вес, надев снаряжение аквалангиста. Она показалась мне разумной. На следующий день я надела десятикилограммовый утяжеляющий пояс, которым обычно пользуются аквалангисты, и мы повторили попытку. На этот раз эксперимент удался на славу. Я качнулась под ось, а праща качнулась в противоположную сторону, оказавшись над осью. Механизм требушета обеспечивал вращение. Теперь настал момент сделать следующий шаг.

Праща подвешивается на балку небольшой петлей. Нужно, чтобы в момент, когда праща окажется почти в самой высокой точке, петля соскользнула с балки. При этом праща, по сути, разрушается. Это означает, что сила, которая тянула метательный снаряд внутрь и заставляла двигаться по кругу, внезапно исчезла. Прямо перед этим метательный снаряд в праще очень быстро двигался вперед и вверх. Как только на него перестает действовать тянущая сила, направленная внутрь, он начинает двигаться по прямой линии. Поскольку до этого он двигался вперед и вверх, то продолжает движение по прямой, направленной вперед и вверх. Но он не движется непосредственно из центра вращения, а продолжает движение по касательной к окружности вращения. По крайней мере так гласит теория. Мы поместили в пращу туфлю и приготовились к метанию. Я уселась на короткую сторону «качели», лицом к ее длинной стороне, и налегла на нее всем своим весом. Другой конец «качели» качнулся вверх и потянул за собой пращу, подняв над осью. Точно в нужный момент (с первого раза!) праща освободилась и туфля пронеслась над моей головой, упав на другом конце площадки. У меня никогда не возникло бы желания провести такой же эксперимент с камнем – туфли оказалось вполне достаточно. Оставалось проверить, справится ли наш требушет с резиновым сапогом, который нам предстояло метать во время соревнований. Попрактиковавшись немного и убедившись, что с сапогом тоже не должно возникнуть проблем, мы разобрали катапульту. Ведь уже завтра предстояло доставить ее к месту соревнований.