Trebuchet on keskiaikainen sotakone, jossa on raketti ohjusten heittämistä varten. Halloweenin lähestyessä etkö haluaisi viettää viikonloppua rakentaen ikioman kurpitsan laukaisevan trebuchetin?
Trebuchetit ovat olleet olemassa jo keskiajalta lähtien, ja niitä käytettiin usein esineiden heittämiseen vihollisen linnoitukseen. Yleensä se oli suuria kiviä, mutta usein heitettiin myös kuollutta ja mätänevää karjaa. Riippuen rakentamasi trebuchetin koosta, heität todennäköisesti pienempiä esineitä, kuten tennispalloja. Tai kurpitsoja….
Trebuchetin ja katapultin välillä on ero. Trebuchetissa käytetään hihnaa, ja siinä on vastapaino, joka pudotettaessa pakottaa pitkän varren ylöspäin vetämään hihnaa ja ammusta pohjassa olevaa liukua pitkin. Vastapaino käyttää painovoiman vetovoimaa tuottaakseen tarvittavan voiman, jonka avulla varsi heilahtaa ylöspäin. Slingi lisää käsivarren pituutta ja suorituskykyä. Katapultissa käytetään lehtijousimekanismia pitkän varren vapauttamiseen. Köysi on kiedottu pyörivän rummun ympärille, ja kun jousimekanismi vapautuu, myös varsi ja ammus vapautuvat. Katapultin päässä on kuppia eikä rihmaa.
Kirjassa 15 vaarallisen hullua projektia pahalle nerolle kirjailija Simon Monk sanoo: ”Trebuchet saa energiansa painosta, joka putoaa, kun varsi heiluu. ’Potentiaalinen’ energia siirtyy trebuchetin käsivarteen ja slingiin ja vapautuu kineettisenä energiana tennispallossa.”
Kun tiedetään painoon varastoitunut energia ja se, kuinka kauas ammuksen voi heittää, voidaan mitata järjestelmään menevä ja vapautuva energia. Syötetty energia voidaan laskea kaavalla: E=mgh, jossa ”m” on painon massa, ”g” on maan vetovoiman kiihtyvyys (9.8) ja ”h” on korkeus. Voit myös laskea tennispalloon siirtyneen energian määrän käyttämällä sen kulkemaa matkaa ja sen painoa. E=1|2 mv2 missä d=v2|g v2=dg. Tämän jälkeen voit laskea katapultin hyötysuhteen jakamalla siirretyn energian syötetyllä energialla. Tästä voit sitten laskea trebuchettisi hyötysuhteen!
Jossain vaiheessa 1480-lukua Leonardo da Vinci laati kaksi mallia, jotka parantaisivat katapulttia. Kummassakin suunnitelmassa oli haittapuolia, ja niihin kuuluivat muun muassa huomattavat kustannukset teräsmekanismin valmistamiseksi, ja keinuvarren jännitys olisi ollut valtava. Uskotaan, että kumpaakaan katapulttia ei rakennettu hänen elinaikanaan. Jos kuitenkin haluat nähdä hänen katapultistaan elävän kokoisen toimivan mallin, katso DVD Doing da Vinci DVD-kokoelmastamme. Tässä 2 DVD:n kokoelmassa 4 rakentajaa ja insinööriä ryhtyy rakentamaan joitakin da Vincin ennennäkemättömiä malleja.
Monk sanoo: ”Kyseessä on yksinkertainen malli, jonka rakentamiseen pitäisi kulua vain muutama tunti ja joka ei vaadi juurikaan erikoistyökaluja tai -laitteita.” Luettelo tarvittavista materiaaleista on lueteltu ja ohjeet on esitetty selkeästi, mukaan lukien se, miten paino tehdään märällä hiekalla täytetystä muovisesta muropurkista. Rintareppu tehdään köydestä ja neliönmuotoisesta kankaasta. Monk sanoo myös: ”Kohtuullisen vahva materiaali, kuten farkku, on ihanteellinen. Pahan neron kätyreillä on usein farkut, joista on poistettu suuria kangaslaikkuja. Paha Nero kertoo heille, että tämä on uusinta muotia, ja kätyrit ovat tyytyväisiä.” (s. 20).
Jos haluat mieluummin pienemmän, pöydälle kiinnitettävän version, voit tehdä sellaisen jäätelötikuista.
Sinulla on pari viikkoa aikaa rakentaa ja hienosäätää trebuchetisi ennen Halloweenia! Hauskaa (ja turvallista) juhlaa!
Video osoitteesta dangerouslymad.com
Lähteet:
Doing da Vinci. 2010. [Silver Spring, MD : Discovery Channel : Louisville, CO : Gaiam Americas. Engineering Circulation Desk Video record 37148 DVD.
Monk, Simon. 2011. 15 vaarallisen hullua projektia pahalle nerolle. New York : McGraw Hill. Insinöörikirjasto TK9965 .M66 2011
Leonardo Da Vincin elämä. Da Vincin elämä. Date accessed, October 14, 2015.
Trebuchet. dangerouslymad.com Date accessed Oct. 14, 2015
How to Build a Catapult – a Popsicle Stick Catapult. Stormthecaslte.com. Date accessed Oct. 15, 2015