Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2007 № 12

Фрондибола же могла метать десятки пудовых (16 кг) камней в час на расстояние 100 шагов (80 м). На изготовление пушки уходил год работы уникальнейших мастеров. Сделать же фрондиболу бригада плотников могла всего за неделю. Вот как была устроена эта машина.

В основе механизма — закрепленный на оси рычаг с неравными плечами. На конце длинного плеча в специальной сумке размещался боевой груз (камни, сосуд с зажигательной смесью, а то и бочка с ядовитыми змеями). На коротком плече был привязан приводной груз. При помощи каната и лебедки рычаг ставили в горизонтальное положение, закрепляли при помощи защелки, после чего канат отцепляли (см. рис. 1). В таком состоянии готовую к выстрелу фрондиболу наводили на цель. Оставалось выдернуть защелку, чтобы метательная машина взмахнула своим рычагом и снаряд полетел к цели.

Фрондибола, подготовка к выстрелу.

Приводной груз опускался медленно, но эта скорость умножалась при помощи длинного плеча рычага. Дальность полета снаряда, как известно, пропорциональна квадрату его скорости. Так, чтобы бросить камень на 80 м, ему нужно сообщить скорость не менее 28 м/с.

Как ее получить? Если приводной груз готовой к выстрелу фрондиболы поднят на 2 метра от земли, то, опускаясь, он разовьет скорость 6,2 м/с. Для того чтобы получить нужные 28 м/с, требуется сделать длинное плечо рычага в 4,5 раза больше короткого.

Добавим к этому любопытную деталь, о которой, вероятно, догадывались в древности. Дальность полета тел, летящих по инерции, сильно зависит от сопротивления воздуха. Так, например, пуля, выпущенная из ружья со скоростью 1000 м/с, при отсутствии атмосферы пролетела бы 102 км. Сопротивление воздуха уменьшает дальность ее полета всего до 5 км…

Но для шарообразных тел определенного размера и скорости существует «коридор», при котором сопротивление воздуха ничтожно. Пудовые камни фрондиболы как раз попадали в этот коридор. За время полета они теряли не более 6 % своей кинетической энергии, производя при падении огромные разрушения.

Проверить всю эту нехитрую алгебру можно, если сделать настольную модель фрондиболы с рычагом из легкой и прочной метровой деревянной линейки, закрепленной на оси так, чтобы был возможен поворот на 45° (см. рис. 2). Тогда снаряд пролетит максимальное расстояние под самым выгодным углом к горизонту.

Модель фрондиболы из деревянной линейки метровой длины.

Расстояние от оси до точки крепления приводного груза равно 140 мм. Опускаясь, он разовьет скорость 1,4 м/с. Снаряд же, помещенный на длинном конце линейки в 860 мм от оси, разовьет скорость 8,6 м/с и пролетит около 8 м.

Для повышения дальности можно увеличить длину рычага. Но не следует забывать, что и сам рычаг при выстреле движется с большой скоростью, а после должен быть заторможен. При этом возникает удар по специально предназначенной для этого поперечной перекладине.

Как выяснили при испытании фрондиболы французские любители старины, удар этот быстро разрушает машину.

Чтобы избежать увеличения массы рычага, древние конструкторы на конце его прикрепляли пращу — кусок кожи с парой веревок. Под действием центробежной силы веревки натягивались, рычаг как бы удлинялся и дальность камнеметания резко возрастала. Воспользуемся этим способом и мы. Это позволит довести дальность броска примерно до 15 м.

Добавим, что на камни, выпущенные при помощи модели фрондиболы, «коридор малых сопротивлений» не распространяется. За время полета они теряют четвертую часть своей энергии.

Полиспаст — система из подвижных и неподвижных блоков — изобретен Архимедом. С тех пор он чаще всего применяется для подъема тяжестей. В полиспасте вес поднимаемого груза равномерно распределяется по веревкам, делится между ними. Потому, чтобы при помощи полиспаста удержать или поднять какой-либо груз, достаточно приложить силу, равную лишь небольшой части его веса.

Этим однажды воспользовался Архимед в «рекламных», можно сказать, целях. Он закрепил полиспаст на берегу, а его подвижную часть привязал к галере, на которой находился царь и 40 человек свиты, и потянул за свободный конец веревки полиспаста. Архимед не только вытащил галеру из воды, но и долго еще тащил ее по земле.