Orígenes históricos de las catapultas

Una catapulta es un instrumento militar utilizado en la antigüedad para el lanzamiento a distancia de grandes objetos a modo de proyectiles. Fue inventada probablemente por los griegos y posteriormente mejorada por cartagineses y romanos, siendo muy empleada en la Edad Media.

La catapulta fue creada principalmente para derribar murallas enemigas y tomar por asalto los castillos. Se dice que los primeros en usarla con este fin fueron los griegos, aunque es discutible. Las catapultas son armas de asedio que fueron utilizadas en las guerras y conflictos de la Edad Media. Las primeras catapultas se empleaban a distancias larguísimas, lo que hacía muy difícil su construcción y posterior uso. Esto obligó a los creadores e ingenieros a trabajar en su forma, peso, tamaño, diseño y movilidad, pues eran armas necesarias en los grandes combates. De esta forma se logró obtener una catapulta más liviana, más fácil de manejar y trasladar, haciéndose partícipes de las batallas.

También se conoce a estos aparatos con el nombre latino velopoietica. Los modelos más grandes estaban montados sobre fuertes plataformas de madera; el gatillo o impulsor de este tipo de ballesta se tensaba mediante cuerdas hasta quedar sujeto con un gancho. Otro tipo de catapulta aplicaba el principio de torsión para lanzar piedras u objetos pesados sobre murallas y fosos: unas cuerdas enrolladas con tornos para echar hacia atrás el mecanismo impulsor. También se utilizaban catapultas más pequeñas, que eran portátiles. Véase Fortificaciones.

Las catapultas más primitivas disponían de un brazo con forma de cuchara en el extremo para situar y lanzar el proyectil, pero las últimas versiones antes de la aparición de la pólvora usaban una honda para lanzar el proyectil.

El tipo más eficaz de catapulta era el trabuquete, que funcionaba mediante la fuerza de la gravedad. Un contrapeso se izaba mediante unas cuerdas, y una vez situado el proyectil, se soltaban las cuerdas y el contrapeso, más pesado que dicho proyectil, lo lanzaba, trabuquete.

Las primeras catapultas fueron en forma de una enorme resortera u honda planeada por Alejandro Magno y sus ingenieros para poder derribar las murallas del imperio persa. Los griegos tenían una enorme honda que lanzaba enormes flechas por medio de cuerdas elásticas, luego ese modelo fue modificado para lograr lanzar piedras usando la energía de cuerdas elásticas más la energía de otras cuerdas de tensión.

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Estudio de las palancas

• ¿Que son?

La palanca es una máquina simple que tiene como función transmitir una fuerza y un desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.

Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza.

• ¿Cual es su historia?

El descubrimiento de la palanca y su empleo en la vida cotidiana proviene de la época prehistórica. Su empleo cotidiano, en forma de cigoñales, está documentado desde el tercer milenio a. C. –en sellos cilíndricos de Mesopotamia– hasta nuestros días. El manuscrito más antiguo que se conserva con una mención a la palanca forma parte de la Sinagoga o Colección matemática de Pappus de Alejandría, una obra en ocho volúmenes que se estima fue escrita alrededor del año 340. Allí aparece la famosa cita de Arquímedes:

«Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo».

Al heleno Arquímedes se le atribuye la primera formulación matemática del principio de la palanca.

• Tipos de palancas

Las palancas se dividen en tres clases con respecto al fulcro (punto de apoyo). El principio de la palanca es 

válido indistintamente del tipo que se trate, pero el efecto y la forma de uso de cada uno cambian considerablemente.

1. Palanca primera clase

En la palanca de primera clase, el fulcro se encuentra situado entre la potencia y la resistencia. Se caracteriza en que la potencia puede ser menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia. Para que esto suceda, el brazo de potencia Bp ha de ser mayor que el brazo de resistencia Br.

Cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto, o la distancia recorrida por éste, se ha de situar el fulcro más próximo a la potencia, de manera que Bp sea menor que Br.

Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta (para ampliar la velocidad). En el cuerpo humano se encuentran varios ejemplos de palancas de primer género, como el conjunto tríceps braquial - codo - antebrazo.

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      2. Palanca de segunda clase

En la palanca de segunda clase, la resistencia se encuentra entre la potencia y el fulcro. Se caracteriza en que la potencia es siempre menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia.

Ejemplos de este tipo de palanca son la carretilla, los remos y el cascanueces

     

     3. Palanca de tercera clase

En la palanca de tercera clase, la potencia se encuentra entre la resistencia y el fulcro. Se caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor que la resultante; y se utiliza cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él.

• Fuerzas actuales

Sobre la barra rígida que constituye una palanca actúan tres fuerzas:

1. La potencia; P: es la fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado; ya sea manualmente o por medio de motores u otros mecanismos.
2. La resistencia; R: es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. Su valor será equivalente, por el principio de acción y reacción, a la fuerza transmitida por la palanca a dicho cuerpo.
3. La fuerza de apoyo: es la ejercida por el fulcro sobre la palanca. Si no se considera el peso de la barra, será siempre igual y opuesta a la suma de las anteriores, de tal forma de mantener la palanca sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente.
4. Brazo de potencia; Bp: la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de apoyo.
5. Brazo de resistencia; Br: distancia entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.

• Ley de la palanca

En física, la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se expresa mediante la ecuación:

Ley de la palanca: Potencia por su brazo es igual a resistencia por el suyo.

Siendo P la potencia, R la resistencia, y Bp y Br las distancias medidas desde el fulcro hasta los puntos de aplicación de P y R respectivamente, llamadas brazo de potencia y brazo de resistencia.

Si en cambio una palanca se encuentra rotando aceleradamente, como en el caso de una catapulta, para establecer la relación entre las fuerzas y las masas actuantes deberá considerarse la dinámica del movimiento en base a los principios de conservación de cantidad de movimiento y momento angular.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Palanca