منجنیق وسیله قدیمی جنگی بود که توسط آن سنگهای بزرگ یا آتشین را به سمت قلعه، دیوار و دژها پرتاب میکردند تا آنها را منهدم کنند. منجنیق از پرکاربردترین ابزارهای محاصره محسوب میشود. منجنیقهای اولیه، فقط توانایی پرتاب اشیای کوچکی مانند سنگهای ۵ تا ۱۲ کیلوگرمی را داشتند، اما رفتهرفته بر توان آنها افزوده شد و منجنیقهای جدیدتر میتوانستند سنگهای گداخته و با وزنی تا حدود ۵۰ کیلوگرم را پرتاب کنند.
با وجود اینکه انگلیسیها و چینیها باروت داشتند و با توپ های فتیلهای دشمن را هدف قرار میدادند، ولی هنوز منجنیق ایمنتر و قویتر بود. کمکم با رسیدن تفنگ و باروت به سراسر جهان، منجنیقها بهشکل توپ درآمدند و با پرتاب گلولههای بزرگی که داغ بودند، قدرت تخریبی بسیاری داشتند.
در این شبیهساز به جای منجنیق از تربوشت(Trebuchet) یا کشکنجیر استفاده شده که برد و دقت بالاتری دارد.
پرکاربردترین تربوشت ها با عنوان های کششی و وزنه ثابت(ضد وزن) میباشند. اولین شکل ترابوشت که اغلب به نام ترابوشت کششی نامیده میشود، از قدرت چندین انسان برای پایین کشیدن بازوی اهرمی برای پرتاب پرتابه(سنگ) استفاده میکرد. قدم بعدی در توسعه این ابزار جنگی، اختراع تربوشت با وزنه ثابت بود. ارتش های باستانی مستقیما از نیروی جاذبه برای پرتاب پرتابه به سمت دشمنان خود استفاده میکردند و وزنه بزرگی را روی انتهای کوتاه بازوی اهرمی تربوشت قرار میدادند و سپس اجازه میدادند که پرتاب شود. این ابزار کارآمدتر و قدرتمندتر از تربوشت کششی بود زیرا تعداد افراد مورد نیاز برای کار با آن را کاهش میداد و میتوانست بارها و بارها بدون از دست دادن قدرت زیادی شلیک شود.
در این شبیهساز از نوع وزنه ثابت(تعادلی) استفاده خواهیم کرد. این ابزار با استفاده از گرانش کار میکند.
پایستگی انرژی:
قبلا در شبیهسازهای متعددی با مفهوم انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل(گرانشی، کشسانی و الکتریکی) آشنا شده و مباحث تبدیلات انرژی و پایستگی آن را میشناسیم.
قصد داریم از روش دیگری و باید تاکید بیشتر روی بازی، مفهوم تبدیل انرژی را یاد بگیریم. قرار است شما انرژی پتانسیل گرانشی و کشسانی را به انرژی جنبشی تبدیل کرده و پرتابه(سنگ) را به نقطه مشخصی برسانید.
نحوه کار با شبیهساز
پس از کلیک روی شبیهساز و فعال شدن آن وارد تب طراحی میشوید. در این بخش با تغییر طول یا جرم اجزای مختلف منجنیق، آن را آماده پرتاب کنید. توجه داشته باشید هریک از پارامترها در موفقیت پرتاب شما مهم هستند. پیشنهاد میشود از وزنه تعادلی شروع کنید(توجه: مراقب باشید که وزنه تعادلی با تیرک عمودی منجنیق برخورد نکند). سپس به تنظیم ارتفاع تکیهگاه، طول بازوهای کوتاه و بلند و طول طناب بپردازید، برای سادگی کار میتوانید نقاط قرمز مشخص روی منجنیق را گرفته و بکشید تا ابعاد تغییر کند.
در هر مرحله از طراحی، گزینه پرتاب آزمایشی را بزنید تا یک نمونه از مدل پرتاب را نشان دهد تا متوجه شوید که ابزار درست کار می کند یا خیر سپس با کلیک روی گزینه بازنشانی، به ویرایش ابزار خود بپردازید. در قدم آخر نیاز است که زاویه رهاسازی را تنظیم کنید، این بخش به دقت بیشتری نیاز دارد. برای تنظیم دقیقتر میتوانید از سمت راست عدد مورد نظر خود را به صورت دستی وارد کنید.
اگر تنظیمات منحیق درست باشد، پرتابه به درستی پرتاب خواهد شد. حالا وارد تب پرتاب شده و منجیق ساخته دست خود را در محیط واقعی آزمایش کنید. شما با دو ماموریت اصلی و یک ماموریت تشویقی مواجهاید:
ماموریت اول: شکستن محاصره رباط کریم
داخل شبیهساز توضیحاتی در مورد شهرستان رباط کریم آمده و ماموریت شما تعریف شده، با تنظیم منجنیق خود کاروانسرای حاج کمال را از دست بیگانگان آزاد کنید(این بیگانگان در شبیهساز مریخنورد بیازما از سیاره مریخ وارد زمین شدند). اگر بتوانید پرتابه را به هدف بزنید قدم اول موفقیت را در پیش گرفتهاید اما توجه داشته باشید که باید سرعت پرتابه به قدری باشد که بخشی از دیواره قلعه فرور بریزد.
ماموریت دوم: قطعه بیازما
پس از موفقیت در مرحله اول، در این مرحله باید تنظیمات منجنیق خود را تغییر داده و به فاصله های بیشتری پرتاب داشته باشید. قطعه بیازما در بالای کوههای پرند بوده و نیاز است علاوه بر سرعت، روی برد افقی کار کنید.
ماموریت سوم: بازی و مسابقه از راه دور
پس از اتمام ماموریت شما میتوانید با تنظیم مجدد منجنیق خود، به بیشترین برد ممکن دست یابید. حتما رکورد خود را برای ما در کامنت ها ارسال کنید. برای دستیابی به برد بیشتر میتوانید به فصل یک کتاب فیزیک دوازدهم مراجعه کنید.
به قید قرعه به بیشترین برد از بین دانش آموزان جایزهای از طرف بیازما اهدا خواهد شد.
سوالات:
1- در ماموریت محاصره رباط کریم؛ جرم وزنه تعادل، طول بازوی کوتاه و زاویه رهاسازی چقدر باید باشد؟
2- پس از شلیک پرتابه از منجنیق، انرژی پتانسیل به جنبشی تبدیل میشود اما در لحظه برخورد پرتابه به دیواره قلعه، انرژی جنبشی به کدام انرژی تبدیل می شود؟ آیا اصلا تبدیل انرژی رخ می دهد؟
3- در ماموریت قطعه بیازما، ارتفاع نقطه تکیهگاه، طول بازوی بلند و زاویه رهاسازی چقدر باید باشد؟
4- آیا تغییر جرم پرتابه، تاثیری در برد آن دارد؟
5- چه فرقی بین گلوله سنگی با گلوله آتشین وجود دارد؟
- آشنایی با مفاهیم اولیه پرتابه
- مطالعه مفهوم برد پرتابه
- بررسی تبدیلات انرژی
- درک مفهوم گرانش
- درک مفهوم حرکت دو بعدی و تجربه این گروه از پرتاب ها
طاهره
۱۰ دی ۱۴۰۳علی کرمی
پرتاب شدن سنگ: پتانسیل کشسانی به جنبشی
حرکت سنگ به سمت بالا: جنبشی به پتانسیل گرانشی
حرکت سنگ از نقطه اوج به سمت پایین: پتانسیل گرانشی به جنبشی
برخورد سنگ با هدف: جنبشی به سایر انرژی ها (ضربه، انرژی گرمایی و صوتی و...)
رضا احمدی
۱۳ شهریور ۱۴۰۳میخوام یه وزنه ۵تا ۱۰کیلویی را تا ۱۰۰۰متر پرتاب کنم میخوام از فنر برای نیروی کششی استفاده کنم
ممنون میشم راهنمایی کنید که
سازه به چه شکل و اینکه از چه نوع فنری باید استفاده کنم
علی کرمی
توجه داشته باشید بزرگترین منجنیق و تریبوشت های مورد استفاده در جنگ ها با ابعاد ۹۰ تا ۱۲۰ متر! سنگ های ۶۰ تا ۱۳۰ کیلوگرمی را در بردهای ۲۰۰ تا ۳۵۰ متری پرتاب می کردند. (فکر میکنم رکورد جدیدترین برد پرتابه هم در دست گروهی از دانشجویان دانشگاه برکلی میباشد.)
لذا انجام چنین کاری بسیار سخت بوده و پیشنهاد میشود برای این مورد از ابزارهای دیگری استفاده کنید. مثلا ساعت نمونه کوچکی از یک توپ جنگی که برد بیشتری داشته و طراحی آن سادهتر از منجنیق است. (البته نیاز به باروت دارید.)
اسما پولادفرد
۲۳ مرداد ۱۴۰۳علی کرمی
لطفا با شماره موجود در سایت ارتباط گرفته تا بتوان منجنیق مدنظر را طراحی کرد.
موفق باشید.