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Este artículo fue coescrito por Grace Imson, MA. Grace Imson es una maestra de matemáticas con más de 40 años de experiencia docente. Actualmente, Grace es instructora de matemáticas en el City College de San Francisco, y anteriormente trabajó en el Departamento de Matemáticas de la Universidad de Saint Luois. Ha enseñado matemáticas en los niveles de primaria, secundaria, preparatoria y universidad. Tiene una maestría en Educación, con una especialización en Administración y Supervisión otorgada por la Universidad de Saint Louis.
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La fuerza de una catapulta podría referirse a la firmeza de su estructura y a su capacidad para soportar su uso o incluso a la fuerza con la que arroja los proyectiles. No obstante, saber cómo construir la estructura de una catapulta te permitirá entender la manera de crear una máquina más sólida y lanzar un proyectil a una mayor distancia y con una fuerza incluso mayor. Con la ayuda de los principios básicos de la ingeniería, podrás crear una catapulta grande para trabajo por tu cuenta o construir un modelo a escala más pequeño.
Pasos
Reúne los materiales. Si quieres asegurarte de construir la catapulta más adecuada y segura, busca materiales duraderos y fuertes que soporten las fuerzas extremas que la máquina empleará al momento de lanzar objetos. Existen muchos materiales excelentes que podrías utilizar en su construcción, pero como mínimo necesitarás los siguientes:- Un palo de escoba o una manivela
- Material acolchado
- Madera contrachapada (de 0,6 a 1,3 cm [de 1/4 a ½ pulgada] de grosor, 38 por 47 cm [15 por 18,5 pulgadas])
- Cuerda (fuerte, de preferencia elástica, como la cuerda “kemmantle”)
- Tornillos o pernos
- Pesas (opcional)
- Madera (de preferencia no flexible, como el roble)
- Si utilizas tablones regulares (de 2 por 5 cm o 2 por 4 pulgadas), consigue dos piezas de 91 cm (36 pulgadas), una pieza de 76 cm (30 pulgadas), cuatro piezas de 38 cm (15 pulgadas) y una de 45 cm (18 pulgadas).[1]
Considera la base y los pesos. Debido a que la catapulta emplea una gran cantidad de fuerza para expulsar su carga, necesitarás una plataforma fuerte y sólida así como una base fuerte y estable. Si la base no es la adecuada, la catapulta puede fallar el objetivo o desarmarse.- Las catapultas de torsión, que es el nombre técnico para una catapulta normal, se han construido a lo largo de la historia con lados pesados y reforzados, pues soportarían una carga más pesada, una mayor fuerza de tracción y una mejor estabilidad.[2]
Corta los soportes de madera contrachapada. Para crear la base de esta catapulta, necesitarás una base formada por triángulos de madera contrachapada. Para preparar los soportes de madera contrachapada, toma una pieza rectangular de 0,6 a 1,3 cm (de 1/4 a ½ pulgada) de grosor, 38 por 47 cm (15 por 18,5 pulgadas) y córtalo en diagonal en dos triángulos idénticos.
Elige el material adecuado para construir el brazo. Tradicionalmente, se utilizaba la madera de picea o abeto para construir el brazo de la catapulta, pues este tipo de material era ligero y resistente. Consulta con el aserradero de tu localidad para averiguar si puedes conseguirla y, en caso contrario, averigua algunas alternativas, como las siguientes:- Un tubo de PVC grueso
- Un tubo de metal (ligero y duradero)
Corta las manijas de torsión. Necesitarás la torsión de la cuerda para otorgarle fuerza de lanzamiento a la catapulta. Mientras más giros hagas, mayor será el par de torsión y más potencia tendrá la catapulta. La cantidad de torsión (giro) que logres se limita únicamente a tu fuerza y a la de los materiales que has utilizado para elaborar la catapulta.[3] Para crear las manijas de torsión, toma un palo de escoba y corta dos segmentos de 38 cm (15 pulgadas).Anuncio
Coloca el lado derecho de la base. Coloca el tablón de 91 cm (36 pulgadas) a lo largo sobre la mesa de trabajo u otra superficie firme. Al lado de este, coloca la pieza de 45 cm (18 pulgadas) formando un ángulo recto a unos 38 cm (15 pulgadas) desde el extremo de la pieza más larga y luego fíjalas con tornillos.[4]
Coloca el triángulo de madera contrachapada. Colócalo sobre los tablones de 60 por 120 cm (2 por 4 pies). El lado de 45 cm (18 pulgadas) de la madera quedará en vertical a la pieza de 91 cm (36 pulgadas), su base en paralelo con esta última y su diagonal abarcará aproximadamente la distancia entre los dos extremos de cada pieza de 60 por 120 cm (2 por 4 pies). Atornilla el triángulo de manera segura al tablón de 60 por 120 cm (2 por 4 pies). Esto formará una pata base de la catapulta.
Coloca el lado izquierdo de la base y fíjalo a la otra pieza triangular de madera contrachapada. De la misma forma en que construiste el lado derecho, coloca los tablones de 91 y 45 cm (36 y 18 pulgadas) formando un ángulo recto a 38 cm (15 pulgadas) desde el extremo de la pieza larga y atornilla la pieza triangular sobre los tablones de 60 por 120 cm (2 por 4 pies) con la base en paralelo a la pieza de 91 cm (36 pulgadas).
Conecta los lados izquierdo y derecho de la base. Utiliza los tablones de 38 cm (15 pulgadas), y atornilla el lado izquierdo y derecho con la base del triángulo y la del tablón de 91 cm (36 pulgadas), formando así la parte inferior y dejando la hipotenusa (la diagonal) hacia arriba.[5] Utiliza los tornillos largos para asegurarte de que la estructura sea sólida.- No utilices clavos en esta parte de la estructura, pues son sensibles a la tensión que ejercerá la catapulta y podrían aflojarse con el paso del tiempo.
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Dale la vuelta a la base con el lado derecho hacia arriba. Ahora que has construido la estructura, deberás crear el brazo de la catapulta. La parte superior de la máquina tendrá tablones verticales de 45 cm (18 pulgadas) que apunten hacia arriba y tablas de 91 cm (36 pulgadas) apoyadas horizontalmente a los lados.
Atornilla y refuerzo transversal entre los lados.[6] En el punto más elevado de los tablones verticales de 45 cm (18 pulgadas), atornilla otra pieza de 45 cm (18 pulgadas) entre ellos para formar el refuerzo transversal de la catapulta. La parte superior de dicho refuerzo debe estar nivelada con la parte superior de los tablones verticales de 45 cm (18 pulgadas).
Prepara el brazo. Toma la pieza de 76 cm (30 pulgadas) y mide 6,3 cm (2,5 pulgadas) desde un extremo. Realiza una perforación de 1,3 cm (1/2 pulgada) en el centro de la parte estrecha del tablón atravesando todo el ancho.
Fija un recipiente o cesta al brazo. Atornilla un recipiente de plástico al centro del lado plano del tablón. También debe estar en el lado opuesto desde donde hiciste la perforación a través del lado corto del tablón. Puedes experimentar con otros materiales y dispositivos de sujeción, tales como cestas, boles y cajas.
Perfora un agujero en la base. Perfora un agujero de 2,5 cm (1 pulgada) a cada lado de la base en el extremo que tiene el soporte triangular. Este agujero deberá estar centrado a 15 cm (6 pulgadas) desde el extremo de la pieza de 91 cm (36 pulgadas), donde que es donde también debe estar el extremo del triángulo de madera contrachapada. Luego mide 6,3 cm (2,5 pulgadas) desde el borde inferior del dispositivo y realiza la perforación.
Recubre el brazo con el material acolchado. El brazo de la catapulta funciona al jalarlo y soltarlo después de ejercer tensión en la cuerda que estará atada a la estructura. Es una buena idea acolchar el punto donde el brazo de la catapulta se choca con el refuerzo transversal utilizando una manta o varias capas de trapos envueltos. Esto evitará que la catapulta se dañe al jalar el brazo, soltarlo y al chocar con el refuerzo transversal.Anuncio
Ata la cuerda. Necesitarás aproximadamente 50 cm (20 pulgadas) de cuerda para completar todo el proceso de atadura. Ata la cuerda alrededor del palo de escoba, luego pásala por el agujero en el lado derecho de la base, a través de la perforación que hiciste en el brazo de la catapulta hasta salir por el lado opuesto de dicha base y por la parte posterior del segundo palo de escoba. Átala alrededor de este segundo palo y luego llévala de regreso a través de la estructura hasta llegar nuevamente al primer palo, donde la atarás una vez más. Repite este proceso varias veces.[7]- Al momento de elegir la cuerda, busca un material fuerte que pueda estirarse un poco. La cuerda “kemmantle”, como la del paracaídas, es una opción excelente.[8]
- Pasa la cuerda de un lado a otro por la estructura y el brazo varias veces para asegurarte de que esté bien sujetada.
- Mientras la atas, no te preocupes por mantenerla ajustada. Al girar las manijas, la ajustarás y proporcionarás fuerza de lanzamiento.
Mueve la cuerda por arriba y por abajo para completar la atadura. Después de pasar la cuerda por la base y el brazo de la catapulta varias veces para ajustarla a la estructura y el brazo, lleva el extremo alrededor de la segunda manija formando un bucle que pase por el agujero en la estructura y por debajo del brazo, atravesando el agujero en el otro lado para atar la primera manija. Repite este movimiento siguiendo a la cuerda por arriba y por abajo a través de la estructura.- Esto debe formar un ocho con la cuerda en donde puedas ver con claridad a la cuerda torciéndose. Mientras más giros hagas repitiendo el movimiento de arriba y abajo, más tensión y fuerza tendrá la catapulta.
- Después de asegurar la cuerda al brazo y la estructura, deja de pasar la cuerda por el primero. Si quieres lograr la tensión necesaria para lanzar un proyectil, debes terminar de atar la cuerda al pasarla por los agujeros de la estructura, alrededor de los palos de escoba en los bucles, así como por encima y por debajo del brazo.
- Asegúrate de que los bucles se mantengan fijados a los palos de escoba.
Ata el extremo de la cuerda al lado del brazo. Al llegar al extremo de la cuerda, envuélvela alrededor de las demás cuerdas en un lado de la catapulta y luego cruza hacia el otro lado para hacer lo mismo. Ahora puedes atar el extremo de la cuerda, lo que garantizará que no se afloje y te dará el beneficio añadido de mantenerla ordenada.
Agrega un pestillo en el brazo de la catapulta. A medida que gires las manijas, la torsión de la cuerda hará que el brazo suba hasta que la tensión lo mantenga apoyado contra el refuerzo transversal. Primero deja que el brazo se apoye completamente en la posición de lanzamiento y determina el punto donde será mejor colocar el pestillo para luego realizar una perforación e introducir el gancho.- Al instalar un pestillo en la parte posterior de la estructura, no deberás jalar el brazo hacia atrás para lanzar la carga. Simplemente suelta el pestillo después de aplicar tensión y el brazo avanzará rápidamente hacia adelante, deteniéndose en el refuerzo transversal y lanzando la carga.
Carga la catapulta y aplica torsión. Las manijas deben estar a cada lado de la base de la catapulta, en paralelo con las piezas de 91 cm (36 pulgadas), y fijadas a la estructura y el brazo por medio de la cuerda. Gira las manijas para generar torsión en la cuerda.[9] Esto generará tensión en la catapulta, así que simplemente coloca la carga en el recipiente, enrolla las manivelas y suelta el pestillo para disparar.Anuncio
Consejos
- Los triángulos son excelentes formas de apoyo que sirven para reforzar la catapulta. Los triángulos más fuertes son los equiláteros, así que si la catapulta es inestable, agrega un soporte triangular.
- Al momento de lanzar el proyectil, forma un ángulo de 45 grados con el brazo y el suelo, a menos a menos que realices el lanzamiento por encima de este último. Por ejemplo, si lanzas el proyectil a 1 m (3,3 pies) del suelo, el ángulo óptimo será de 44,6 grados. Dicho ángulo disminuye a medida que la altura de la catapulta se incrementa.
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Advertencias
- Guarda este dispositivo en un lugar seguro y ten en cuenta que los niños que juegue con la catapulta sin supervisión podrían lastimarse a sí mismos o a otras personas.
- Evita colocar tu cara en el rango de oscilación del brazo de la catapulta
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Cosas que necesitarás
- 2 piezas de madera de 91 cm (36 pulgadas), una pieza de 76 cm (30 pulgadas), cuatro piezas de 38 cm (15 pulgadas) y una de 45 cm (18 pulgadas)
- Una pieza rectangular de madera contrachapada de 0,6 a 1,3 cm (de 1/4 a ½ pulgada) de grosor, 38 por 47 cm (15 por 18,5 pulgadas) cortada en diagonal formando dos triángulos iguales
- Un palo de escoba cortado en dos segmentos de 38 cm (15 pulgadas) para fijar la cuerda
- Un gancho o un pestillo (para el brazo)
- Un martillo
- Un taladro (con diversos tipos de brocas)
- Cuerda (fuerte y de preferencia elástica, como la cuerda kemmantle)
- Destornillador
- Tornillos (de preferencia, de 6,3 cm [2,5 pulgadas] de largo)
- Pesas (opcional)
Referencias
- ↑ http://www.stormthecastle.com/catapult/the-wyvern-catapult-1.htm
- ↑ https://sites.google.com/site/physicsofcatapults/home/how-a-catapult-works-the-physics/mangonel
- ↑ http://www.real-world-physics-problems.com/catapult-physics.html
- ↑ http://www.stormthecastle.com/catapult/the-wyvern-catapult-2.htm
- ↑ http://building-a-catapult.com/17101.html
- ↑ https://sites.google.com/site/physicsofcatapults/home/history-of-catapults
- ↑ http://www.stormthecastle.com/catapult/the-wyvern-catapult-3.htm
- ↑ http://www.siege-engine.com/TorsionAndFrames.shtml
- ↑ https://sites.google.com/site/physicsofcatapults/home/how-a-catapult-works-the-physics/mangonel
Acerca de este How.com.vn
Profesora de matemáticas
Este artículo fue coescrito por Grace Imson, MA. Grace Imson es una maestra de matemáticas con más de 40 años de experiencia docente. Actualmente, Grace es instructora de matemáticas en el City College de San Francisco, y anteriormente trabajó en el Departamento de Matemáticas de la Universidad de Saint Luois. Ha enseñado matemáticas en los niveles de primaria, secundaria, preparatoria y universidad. Tiene una maestría en Educación, con una especialización en Administración y Supervisión otorgada por la Universidad de Saint Louis. Este artículo ha sido visto 253 728 veces.
Categorías: Juguetes | Manualidades
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