- 湯姆·斯坦頓成功打造超音速投石機，發射四克彈丸。
- 投石機利用重型平衡錘及槓桿原理發射投射物。
- 斯坦頓的設計經過多次改進，最終達到776 mph的速度。
- 投石機的速度突破音速，並伴隨音爆聲音確認成就。
英國工程師湯姆·斯坦頓成功打造了一款能夠將投射物以超音速發射的投石機。儘管這個投射物僅重四克，斯坦頓若在中世紀的時代，無疑會因其設計此類投石機的能力而受到極大追捧，儘管他所需的一些工具在當時並不存在。儘管現今世界對投石機的需求已經不存在，斯坦頓的技術卻在 YouTube 上備受矚目。他的 YouTube 頻道擁有超過 150 萬名訂閲者，並以空氣動力飛機、以斯特林引擎驅動的單車，甚至是由擺動機械驅動的裝置等有趣的作品吸引觀眾。
投石機的工作原理
有關斯坦頓驚人創作的報導曾經在《Interesting Engineering》上刊登，因此以中世紀的圍攻武器為動力的投射物以超音速旅行的事蹟，無疑值得一篇報導。若您不清楚投石機的功能，以下為簡介。投石機的工作原理是什麼？投石機被設計用來投擲巨石，藉此將其動量用來摧毀城堡牆壁。作為一項巧妙的工程設計，投石機利用重型平衡錘，並可透過人力拉動和釋放。當平衡錘下落時，槓桿和投射臂將這一力量傳遞給較輕的投射物，使其能夠以相當的速度發射到遠距離。
投射物的重量及其速度將產生足夠的動量，以幾次發射摧毀厚重的城堡牆壁。為了造成更大損害，還會使用加熱的投射物。然而，無論投射物的類型如何，其速度基本上保持不變。這是因為任何自由下落的物體均會因地球表面的引力以每秒 9.81 米的加速度下落，這是一個常數。因此，即使增加平衡錘的重量，投射物的速度也保持不變。因此，當斯坦頓決定利用這一裝置突破音速時，無疑面臨著重大挑戰。
斯坦頓的設計與測試
斯坦頓的投石機設計初期，採用了 3:1 比率的滑 pully 系統懸掛平衡錘，改變了所用平衡錘與投射物速度之間的關係。投石機的臂要既堅固又輕便，斯坦頓選擇了碳纖維來製作這一部件。他利用自己在家中製作的 CNC 銑牀來雕刻這一零件，並在壓力測試暴露出其弱點後進行重新設計。經過許多努力，重新設計的投石機終於準備好進行實地測試，斯坦頓以每次 22 磅（10 公斤）的增量來測試平衡錘，以使系統達到超音速。
使用 22 磅（10 公斤）平衡錘時，斯坦頓的投射物速度達到 394 英里每小時（mph）。當平衡錘升至 88 磅（40 公斤）時，投射物的速度達到 716 mph，僅差 51 mph 便可匹配音速。不幸的是，當斯坦頓嘗試使用 110 磅（50 公斤）平衡錘進行實驗時，投石機失效，因此他不得不返回使用 88 磅的平衡錘，並減少投射物的重量至四克。
在視頻中，該投射物的速度達到 776 mph（1,248 kph），比音速快出九英里。雖然數字是證據，但響亮的音爆聲音和迴響也確認了那一天的歷史被改寫。
超音速投石機的技術挑戰與創新
湯姆·斯坦頓的超音速投石機展示了古老工程設計的現代應用。儘管投石機在現代社會的實際用途不大，但其工程原理仍然具啟發性。斯坦頓透過改良設計和材料，克服了物理限制，實現了超音速發射，這不僅是對古代技術的致敬，也是對現代工程創新的挑戰。這項成就吸引了廣泛的關注，顯示了科技與創意的結合能夠突破傳統界限。