Achtergrond informatie

1. Per.5 1HV echniek op de Ulbe Achtergrond informatie Wie niet sterk is moet slim zijn! Construeren Leerling verrijkingsmodule 1 De katapult Bron foto katapult: http://www.svenart.de/gallery/katapult.jpg

2. Per.5 1HV Home menu Als je wilt stoppen druk je op de knop met het huisje. Dan kom je terug in het home menu. Maak je keuze door op de onderstaande knoppen te drukken. Veel succes! In dit hoofdstuk wordt je van alles uitgelegd over hefbomen, krachten en hoe je een katapult bouwt. 1. Achtergrond theorie 2. Oorlogswerktuigen In dit hoofdstuk komen vier verschillende werktuigen aan de orde.

3. Per.5 1HV 1. Achtergrond theorie Wil je weten wat een hefboom is? En wat voor kracht er op de katapult komt te staan? Lees deze handige informatie dan goed door! 1. Hefbomen Alles wat je moet weten om een katapult te kunnen bouwen. 2. Een katapult bouwen

4. Per.5 1HV 1. Hefbomen Wat gebeurt er als je een flesje met een kroonkurk met je handen wilt openmaken? Hefbomen: Je gebruikt dagelijks je spierkracht om dingen los te draaien, open te maken en op te tillen. Maar soms is je eigen spierkracht te klein om dat zonder hulpmiddelen voor elkaar te krijgen. In zo’n geval gebruik je vaak een hefboom. Zie het voorbeeld hiernaast: Dan gaat hij niet open!! Ga verder

5. Per.5 1HV Hoe krijg je dat flesje dan wel open? Met een flesopener!

6. Per.5 1HV Een flesopener is een voorbeeld van een hefboom. Draaipunt Hefboom (flesopener) Er is sprake van een hefboom als er iets draait om een punt, het draaipunt.

7. Per.5 1HV Bij een hefboom heb je ook een aangrijpingspunt (A) van een kracht. - Het aangrijpingspunt(A) van een kracht is de plaats waar de kracht werkt. - Met een hefboom kun je van een kleine kracht een grote kracht maken.

8. Per.5 1HV Opgave: In de hieronder staande zijaanzicht van een katapult zit een draaipunt, een hefboom en een aangrijpingspunt. Beweeg met je muis over het plaatje en druk: Op het draaipunt Op de hefboom Op het aangrijpingspunt Goed! Dit is de hefboom. Goed! Dit is het aangrijpingspunt Goed! Dit is het draaipunt.

9. Per.5 1HV In de hieronder staande zijaanzicht van een katapult is de hefboom (arm) van de katapult langer, dus wordt de kracht groter! Aangrijpingspunt Hefboom Draaipunt. Lengte van de arm - Wanneer de afstand van het draaipunt naarhet aangrijpingspunt groter wordt is de kracht die je maakt groter. Dus: hoe langer de hefboom (arm) hoe groter de kracht.

10. Per.5 1HV Uitleg: • 1. Bij een hefboom (dus ook katapult) geven we het resultaat van de werking (de krachtmeting) aan met het Moment. • 2. Dus als je wilt weten met hoeveel kracht de katapult schiet moet je het Moment uitrekenen. • Het Moment bereken je door de kracht te vermenigvuldigen met de arm. moment = kracht x arm M is moment (Nm) OF F is kracht (N) M = F x l l is arm (m)

11. Per.5 1HV Voorbeeld: Gegeven: F=300N L=4m Gevraagd: M Oplossing: M = F x l M = 300N x 4m = 1200Nm F = 300N L = 4m M is moment (Nm) F is kracht (N) l is arm (m)

12. Statische situatie • Met een statische situatie bedoelen wij de krachten die de arm, het draaipunt en vervolgens ook de hele constructie werken als er niets beweegt. • Dynamische situatie • Met een dynamische situatie hebben we het over de krachten die werken op de katapult als deze in beweging is.

13. Samenvatting: • Wat hebben we geleerd: • Er is sprake van een hefboom als er iets draait om een punt, het draaipunt. • Het aangrijpingspunt (A) van een kracht is de plaats waar de kracht werkt. • Met een hefboom kun je van een kleine kracht een grote kracht maken. • Wanneer de afstand van het draaipunt naar het aangrijpingspunt groter wordt, is de kracht die je maakt groter. Dus: hoe langer de hefboom (arm) hoe groter de kracht. • Moment = Kracht x Arm (M = F x l) • Met een statische situatie bedoelen wij de krachten die de arm, het draaipunt en vervolgens ook de hele constructie werken als er niets beweegt. • Met een dynamische situatie hebben we het over de krachten die werken op de katapult als deze in beweging is.

14. 2. Een Katapult of een Trebuchet bouwen Maak je keuze door op de onderstaande plaatjes te drukken. Veel succes! Waar moet je rekening mee houden bij het bouwen van een Katapult! Waar moet je rekening mee houden bij het bouwen van een Trebuchet!

15. Het bouwen van een katapult Het is handig om te beginnen met de onderdelen van de katapult. Bekijk ze maar eens: Stootblok Hefboom (lepel) Windtouw Rem As met wikkelpees Windas Wiel Onder frame

16. Zo ver mogelijk schieten: Zo ver mogelijk wegschieten gebeurt theoretisch onder een hoek van 45 graden, in de praktijk is die hoek iets minder (door de remmende werking van de lucht). Je kunt grofweg zien dat het 45 graden moet zijn: als je recht omhoog schiet komt de bal op je hoofd terecht en komt hij wel hoog maar helemaal niet ver. Als je horizontaal schiet, raakt hij al na enkele centimeters de grond en komt hij dus ook helemaal niet ver. Als je daar precies midden tussen in gaat zitten (dat heet 45 graden) gaat het projectiel zowel omhoog, zodat hij de grond niet raakt, als vooruit, zodat hij ver weg komt. Je kunt (niet eenvoudig) uitrekenen dat inderdaad de grootste afstand wordt bereikt voor precies 45 graden. Met dezelfde veerenergie krijgt een lichtere bal een grotere snelheid en zal dus verder komen. ! Als je straks zelf een katapult gaat bouwen is het handig om het stootblok te kunnen verstellen. ! Stootblok 45°

17. As met wikkelpees: Zoals je kunt zien hebben de katapulten in de afbeeldingen hiernaast een wikkelpees. Dit is zeg maar de as van de hefboom (het draaipunt). Je kunt het bereik van het ei beïnvloeden door het aantal windingen in het touw (pees) te variëren. Het is van groot belang dat je in je katapult gebruik maakt van een wikkelpees, anders zal de katapult niet werken! De pees heb je nodig om een plotselinge kracht vrij te laten komen. De bouw: Bij het maken van de katapult moet je een stevige constructie maken. Je begrijpt dat er grote krachten aanwezig zijn in de constructie. Zowel in de statische situatie als in de dynamische situatie. Gebruik daarom in je ontwerp dikke balken en stevige houtverbindingen. Wikkelpees

18. Het bouwen van een Trebuchet Het is handig om te beginnen met de onderdelen van de Trebuchet. Contragewicht Schacht Frame Rem Windas Slingerbuidel Onder frame

19. Verhoudingen: Wat heel belangrijk is bij de bouw van een Trebuchet zijn de verhoudingen. We beginnen met de verhoudingen van de arm: Korte arm / Lange arm  Verhouding: 1 : 4 Dus de lange arm moet vier keer groter zijn dan de korte arm. Zie onderstaande afbeelding: Lange Arm Korte Arm 4 1

20. Dan zijn er nog twee belangrijke verhoudingen in een Trebuchet: Het gewicht wat je wegschiet en het contragewicht staat ook in verhouding: Gewicht projectiel / Contragewicht  Verhouding: 1 : 100 Dus het contragewicht moet 100 keer zwaarder zijn dan wat je wegschiet. Zie onderstaande afbeelding: Contragewicht Slingerbuidel / projectiel 100x 1x

21. Dan de laatste belangrijke verhouding in een Trebuchet: De lengte van de slinger ten opzicht van de lange arm staat ook in verhouding: Lengte slinger/ Lange arm Verhouding: 1 : 1 Dus de totale lengte van de slinger is even lang dan de lange arm. Zie onderstaande afbeelding: Lange Arm en lengte Slinger 1 : 1

22. Het Slingertouw: Waar je ook om moet denken bij de bouw van een Trebuchet is dat één kant van het slingertouw losschiet zodra de arm verticaal staat. Aan het uiteinde van de arm zit een pin. Wanneer je het uiteinde van het touw hier met een lus om heen legt, zal het touw loslaten en blijft het projectiel niet in de slingerbuidel hangen. Zie de onderstaande afbeeldingen:

23. Per.5 1HV 2. Oorlogswerktuigen Maak je keuze door op de onderstaande plaatjes te drukken. Veel succes! • 1. Ballista • 2. Katapult • 3. Blijde • 4. Trebuchet

24. Per.5 1HV Ballista De Ballista (Latijn, uit het Griekse balléin "gooien") is een sterk wapen dat lijkt op een grote kruisboog, bedoeld om zware pijlen af te schieten op individuen of groepen soldaten op een historisch slagveld. De Romeinse ballista vuurde, in plaats van pijlen, grote stenen af. Men denkt dat ballistae in de Middeleeuwen de basis vormen voor de ontwikkeling van de kruisboog, hoewel de Chinezen in de 5e eeuw ook een rol kunnen hebben gespeeld met de Chinese versie van de kruisboog. De armen van een Ballista zijn van hout en worden naar achter getrokken door een opgerold touw. Dit opgerolde touw vormt de veer van de constructie en is gemaakt van dierlijke pezen. De spanning die in het hout ontstaat wanneer het touw strak wordt opgerold, vormt de basis van de constructie. De Ballista was een zeer nauwkeurig wapen; alleen bij grotere afstanden werd de nauwkeurigheid minder. Met de relatief lichte pijlen kreeg de Ballista niet het effect dat bereikt kan worden met bijvoorbeeld een Trebuchet. De eerste verschijning van een Ballista was rond 400 voor Christus in het dorpje Syrase in Italië. De opvolger van de Ballista was de Katapult. Bron: http://nl.wikipedia.org/wiki/Ballista

25. Per.5 1HV Katapult De katapult is een historisch wapen dat twee betekenissen heeft: - wapens waarmee projectielen kunnen worden weggeschoten. - slingers, waarmee projectielen kunnen worden weggeslingerd. Rond 400 voor onze jaartelling ontwikkelden de Grieken in de destijds Griekse stad Syracuse tijdens het bewind van Dionysius I van Syracuse (430 - 367 v.Chr.) de katapult als wapen dat stenen en rotsblokken over grote afstand kon wegslingeren. Dit idee ontstond uit de inspanningen om de werpkracht van de menselijke hand te vergroten. Het bereik was ongeveer 100 meter. Het tuig had een zware terugslag. De Romeinen noemden dit wapen daarom een onager (wilde ezel) omdat het zo schokte na het afvuren van het projectiel. Soms werden brandkruiken of vuurballen gebruikt als projectielen, deze bestonden uit salpeter, zwavel en andere brandbare bestanddelen. Deze vuurballen werden door de katapulten weggeslingerd. Ook bij kleiduivenschieten wordt een katapult gebruikt, om de kleiduiven (ronde uit gedroogde klei bestaande schijven) door de lucht te schieten zodat men daarop kan schieten. In de Eerste Wereldoorlog werd de katapult gebruikt om granaten naar de vijandelijke loopgraven te schieten. In de Tweede Wereldoorlog lanceerden de Duitsers V1 'vliegende bommen' (onbemande straalvliegtuigen) met behulp van een pneumatische katapultinstallatie. Katapulten, werkend op de kracht van stoom, worden verder gebruikt op vliegdekschepen, om vertrekkende vliegtuigen te helpen met opstijgen. Elektromagnetische katapulten voor dit doel zijn in ontwikkeling. Bron: http://nl.wikipedia.org/wiki/Katapult

26. Per.5 1HV Blijde De Blijde De blijde is een variant op de katapult. Een Blijde is een voorloper van het kanon. Ze dienen om projectielen te werpen naar een fort, maar leenden zich ook heel goed om allerlei vuiligheid, kadavers, over de vestingwal te werpen (om ziekten te veroorzaken). Om die reden was de waterput in een kasteel vaak overdekt. Er bestaan twee soorten blijdes: de slingerarm (of slingerblijde) en de lepelblijde. De Lepelblijde De lepelblijde is een belegeringswapen dat het best vergelijkbaar is met een grote lepel op een verrijdbare stellage, voortgetrokken door dieren of mensen. De energie die nodig is om een projectiel, neergelegd in de lepel, naar de vijand te slingeren werd opgeslagen in een groot aantal windingen in een dik touw. Het plotseling ontgrendelen van deze energie en het abrupte tegenhouden van de arm met de lepel deden het projectiel met kracht naar de vijand werpen. Het bereik van de projectielen kon worden beïnvloed door het aantal windingen te variëren in het touw. De lepelvormige houder kon meer projectielen tegelijk wegschieten dan een slinger. Slingerarm De lepelblijde werd opgevolgd door de slingerarm, een belegeringswapen dat in staat is om veel grotere rotsblokken en andere projectielen over grotere afstand te schieten. Het wapen was ook bedoeld om projectielen mee tegen of over vestingmuren te schieten. De aanwezigheid van het wapen was voldoende om de vijand de schrik aan te jagen. De installatie van een dergelijk werptuig voor een fort werkte als psychologische dreiging: de vijand was zo onder de indruk dat hij spontaan de witte vlag hees. Bron: http://nl.wikipedia.org/wiki/Blijde

27. Per.5 1HV Trebuchet De Trebuchet De Slingerblijde werd in de late middeleeuwen opgevolgd door de Trebuchet. Mankracht is hierbij vervangen door zwaartekracht: een contragewicht van een paar ton levert de benodigde energie. De Trebuchet is een zeer krachtig en zeer precies aanvalswerktuig. Eerdere wapens waren nauwelijks in staat de muren van verdedigingswerken te beschadigen. Met het gewicht van het tegengewicht en het gewicht van het projectiel kan de dracht worden berekend: stenen van 60 kg konden over een afstand van 200 meter geworpen worden. Afhankelijk van het aantal soldaten dat de Trebuchet bediende was de capaciteit zo'n 2 kogels per uur. Dit was zeer effectief. Trebuchets werden gebouwd door een oorlogsingenieur. De bouwgeheimen werden goed bewaard. Alleen de rijksten konden een Trebuchet betalen zoals steden of machtige instellingen. Ten tijde van oorlog werden deze werptuigen verhuurd. Trebuchets werden doorgaans in steden gebouwd, in losse onderdelen in de arsenalen van de koning of de grote vazallen opgeslagen en pas daarna vervoerd. Vanwege zijn gewicht werd de Trebuchet in losse onderdelen naar het slagveld vervoerd en daar in elkaar gezet. Ter illustratie: voor een enkele Trebuchet waren 30 karren nodig, waarvan één voor de schacht. Werking: De lange slingerarm van de trebuchet had aan de ene zijde een grote bak waarin stenen als contragewicht konden worden gestopt. Aan de andere zijde hing een slinger, waarin zware rotsblokken (van meer dan 100 kilogram) werden gestopt om muren van de vesting te slopen. Het spannen van de slinger van de trebuchet duurde vrij lang, zo'n half uur. Dit aanspannen ging met katrollen, die door middel van spierkracht werden vastgezet en aangetrokken. Dit gebeurde vaak door twee grote houten draaiwielen, waarin een groep mensen liep (tredmolen), zodat de arm langzaam naar beneden werd getakeld. Het projectiel van de trebuchet zat aan meerdere touwen. De touwen aan de ene kant werden vastgemaakt aan het uiteinde van de slingerarm, de touwen aan de andere kant kwamen aan een ring te zitten die om een balkje aan het uiteinde van de slingerarm zat. Bij het wegslingeren van het projectiel vloog de arm omhoog en de touwen met het projectiel zwaaiden tijdens die beweging om het uiteinde van de slingerarm. Als de slingerarm bijna bij het hoogste punt aankwam, vloog de ring met de touwen daaraan van het balkje af, waardoor die touwen naar achteren vielen en het projectiel los kwam uit de touwen. Door het balkje van schuinte te veranderen, raakte het projectiel tijdens een slinger later of eerder los, waardoor de hoek waaronder het projectiel wegschoot, aangepast kon worden tot de optimale hoek bereikt was (ongeveer 45°). Bron: http://nl.wikipedia.org/wiki/trebuchetVolgende dia

28. Per.5 1HV Materialen Materialen: Het hout gebruikt voor het maken van een oorlogswerktuig moet hard zijn. Doorgaans werd gekozen voor een lokaal beschikbare houtsoort zoals eik. Bij een Trebuchet moet met name de schacht zeer sterk zijn. Gekozen werd voor het hout van de lijsterbesboom of de es. Voor het touw werd hennep gebruikt, al dan niet ingesmeerd met talk voor een beter behoud. De tas waar het projectiel in werd gedaan was gemaakt van rundleer en soms van gevlochten touw. Voor de bediening had men een groot aantal min of meer gekwalificeerde vaklieden nodig: 1 werptuigenmeester, 40 aanspanners, 4 timmermannen, 10 metselaars en causeurs, dat wil zeggen lieden die wegen aanlegden of verbeterden, touwslagers, steenhouwers die de kogels maakten en smeden.

29. Per.5 1HV Einde van de Achtergrond Informatie