Kraftberechnung für ein Katapult

Der Katapultbauer · Anmeldungsdatum: 25.02.2023 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo zusammen,
ich muss im Rahmen meines Studiums ein Katapult bauen. Die Voraussetzungen sind, dass man eine Glas-Murmel (5,4g) zwischen 4 und 24 Meter weit Schießen kann, die vorgegeben Weite muss auf einen Meter genau erreicht werden. Daher kam mir die Idee, den Katapultarm (400mm) an einem 40mm langen Hebel mithilfe einer zugfeder zu spannen, damit ich die Weite regulieren kann habe ich eine verstellbare Kugelaufnahme (50 - 370mm) installiert. Nun muss ich berechnen wo die Murmel für welche Weite positioniert werden muss.

Meine Ideen:
Mein Problem liegt hauptsächlich darin, dass ich keinen Ansatz finde wie ich die Position der Murmel (Abstand zum Drehpunkt) in meiner Rechnung berücksichtigen kann. Unser Professor hat zur Berechnung über eine Energiebetrachtung geraten, hier habe ich bisher leider erfolglos versucht über die Rotationsenergie einen Ansatz zu finden.

Die benötigte Abschussgeschwindigkeit für die maximale Weite (Murmel-Position = 370mm) beträgt unter Berücksichtigung des Luftwiderstands 16 m/s.

Ich bin dankbar für jeden Ansatz und Danke euch an dieser Stelle schon mal 128522

Steffen Bühler · Moderator Anmeldungsdatum: 13.01.2012 Beiträge: 7251

Willkommen im Physikerboard!

Wenn ich das richtig verstehe, legst Du die Kugel auf verschiedene Positionen des Katapultarms, um die verschiedenen Abschussgeschwindigkeiten zu erzielen. Nun ist ja die Bahngeschwindigkeit proportional zum Radius, damit sollte sich doch alles berechnen lassen.

Viele Grüße
Steffen

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5868 Wohnort: jwd

Eine Skizze der Konstruktion wäre hilfreich.
Der Energieansatz geht in die richtige Richtung:
Federarbeit = Rotationsenergie + Potentielle Energie.