00:00甘道夫的投石機投射威力強大

甘道夫的大型投石機利用重物墜落少許距離,使得投射物產生數十倍(目測)的投射距離

01:13投石機中的槓桿原理

投石機可以聯想到生活中的槓桿機構,例如蹺蹺板、掃把等等。投石機的抗力臂越長,在拋出物體時的切線速度就越大。但是抗力臂越長,抗力矩越大,因此需要很大的施力,才能產生足夠的施力矩讓投石機朝施力方向移動。

02:15先查詢資料確認投石機結構

資料顯示如果投石機懸掛重物跟投射物的重量比是100:1、施力臂長跟抗力臂長比是1:3.75、拋射袋長度跟抗力臂長度相等的情況,能有效率地將物體投射。

03:45實驗小型投石機投射效果

實驗發現小型投石機的掛重500g與投射物5g重下,可以投出1/3~1/4籃球場遠的距離。

04:33小型投石機成功發射後,進入重點大型投石機製作

設想大型投石機應該只要將結構放大,飛行距離也可以放大。大型投石機使用木棧板作為投石機支架,先實驗以20kg啞鈴作為掛重、籃球作為投射物的投射效果,發現籃球可以飛越半場。

06:32挑戰籃球飛越籃球場全場

試想增加啞鈴重量,施力矩增加,應可以使投石機轉動越快,籃球拋射速度增加。但實際增加啞鈴到36kg重時,卻發現無法使籃球飛躍全場,甚至比掛重20kg時還飛的近。

09:10實驗省思

思考大型投石機未達到預期投射效果的原因,可能為結構毀損,造成投石機支點有移動,結構彎曲也使得掛重投射前沒有上升到預期高度。因此實驗下次可以找更堅固的材質作為投石架,另外投射物改用排球或網球一些更輕的球代替,可能就可以達到將球飛越籃球場的夢想。