Voilà, j'ai envoyé les docs (hier je me suis endormi dessus).
Si quelqu'un d'autre est intéressé... qu'il me le dise
Nous avons :

le doc Excel (36 MB) qui résout pas à pas les équations par méthode numérique, en calculant 10 000 positions, une chaque milliseconde

le doc pdf (pas de moi celui là) qui présente le équations du mouvement.
Pour ton étude du Trébuchet, Loic, je te recommande une approche en 4 étapes. Les trois premières correspondent aux deux documents ci-dessus.
Première étape : modélisation mécanique
Déterminer les équations de base du mouvement à partir des lois fondamentales de la dynamique.
Deuxième étape : résolution numérique
Construire un modèle sous Excel pour résoudre numérique les équations, à partir de conditions initiales particulières (que l’on peut faire varier à loisir – cf. étape suivante).
Troisième étape : simulation numérique
Faire des simulations. En faisant varier les conditions initiales, la masse du boulet, la géométrie du Trébuchet, etc. Excel nous réalise une simulation (en quelques instants sans être obligé de faire comme l'anglais de la vidéo). Alors on peut, de proche en proche, concevoir un Trébuchet de plus en plus efficace, par tâtonnements.
Quatrième étape : expérimentation réelle
Construire une maquette (ou un proto si on est anglais)... et essayer de retrouver les résultats théoriques dans la réalité. Il y aura des écarts, liés au coté forcément réducteur de la modélisation ; la recherche d'explications développe le sens physique... très formateur pour un étudiant de classe prépa
Dans la suite du post, je décris la démarche pour les deux premières étapes. La troisième va de soi : il suffit de modifier une valeur dans une case Excel pour voir l'effet de l'allongement d'un bras, ou de la diminution de la masse du boulet, etc. et ce en quelques instants, merci Excel !
Pour la quatrième étape, je laisse le soin à Loic de nous conter de nouvelle aventures
1. Première étape : modélisation mécanique
Détermination des équations de base
Le principe de base est simple.

on dessine proprement le Trébuchet, on choisit soigneusement des variables pour chaque degrés de liberté, etc.

on écrit les lois fondamentales de la dynamique.

on réarrange les équations initiales, pour obtenir des équations de base, exploitables pour la résolution numérique.
Là c'est un peu coton. Dans le doc que j'ai envoyé, l'auteur utilise un logiciel mathématique pour manipuler les équations car il est facile de faire une légère erreur... qui fausserait tout !
C'est la vision de ces équations qui a horrifié Buxeria en 2005
Ensuite il y a plusieurs outils conceptuels pour écrire les lois de la dynamique. Tous arrivent au même résultat... mais de manière plus ou moins élégante.
Un élève de terminale scientifique est a priori capable d'utiliser la première méthode. En pratique il faut un élève de Math Sup/Spé pour y arriver.
La seconde méthode est bien plus belle, et fait appel au formalisme Lagrangien. Là dans le système scolaire français, c'est au delà de Math Spé ! Cette méthode est décrite dans le document pdf que j'ai envoyé.
Je dois confesser qu'en 2005 j'ai préféré utiliser la première méthode, même si la seconde est l'une des choses les plus fascinantes de la mécanique pour moi.
Voici la démarche dans les grandes lignes :
Soient :

T le temps.
Et pour chaque grandeur associée à un degré de liberté du système :

A, son accélération,

V sa vitesse,

P sa position.
Alors après avoir exprimés les principes fondamentaux de la dynamique on obtient un ensemble d'équations de base, de type :

d A / d T = fonction (P, V, A, T)
En français : la dérivée de l'Accélération par rapport Temps est égale à une fonction plus ou moins complexe de toutes les autres variables.
De même pour la Vitesse et la Position, on peut obtenir :

d V / d T = fonction (P, V, A, T)

d P / d T = fonction (P, V, A, T)
Ce ne sont pas les mêmes fonctions bien entendu.
On obtient donc une famille de 3 équations pour chaque degré de liberté.
Mais il y a autant de telle famille d'équations que de degré de liberté pour le système.
Pour le Trébuchet, en faisant l'hypothèse qu'il n'y a pas de vent (ne souriez pas, vu la vitesse la résistance de l’air compte), on va rester dans un plan vertical. Donc en restant simple (par exemple la fronde reste tendue) nous avons (de tête) :

les trois angles (bras, fronde, contrepoids articulés) du Trébuchet.

la position : en distance et en hauteur du boulet.
Cela fait donc 5 degrés de liberté, et pour chacun nous avons des équations qui lient : l'A, la V, et la P de chacun des 5 degrés de liberté.
Lorsque l'on a réussi à démêler les équations qui proviennent des lois de la dynamique, et à formuler les 5 équations sous la forme de base ci-dessus, pour chacun des 5 degrés de liberté, alors nous pouvons quitter le papier et passer sous Excel pour résoudre numériquement.
Synthèse
A l'issue de la première étape de modélisation mécanique, après avoir exprimées les lois de la dynamiques et réorganisées les équations, avec un peu de chance nous pouvons obtenir les équations de bases suivantes.
Pour un Trébuchet à 5 degrés de liberté:

P1, P2 & P3 pour les trois angles (fronde, bras, contrepoids) du Trébuchet.

P4 & P5 la position en distance et en hauteur du boulet.
Les équations de base sont :

d A1 / d T = FonctionA1 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d V1 / d T = FonctionV1 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d P1 / d T = FonctionP1 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d A2 / d T = FonctionA2 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d V2 / d T = FonctionV2 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d P2 / d T = FonctionP2 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d A3 / d T = FonctionA3 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d V3 / d T = FonctionV3 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d P3 / d T = FonctionP3 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d A4 / d T = FonctionA4 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d V4 / d T = FonctionV4 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d P4 / d T = FonctionP4 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d A5 / d T = FonctionA5 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, P5, V5, A5)

d V5 / d T = FonctionV5 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d P5 / d T = FonctionP5 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)
En pratique, comme nous allons le voir dans la suite, avec l’approche proposée, nous allons principalement exploiter 5 de ces 15 équations de base : celles qui donnent la variation de l’Accélération des 5 grandeurs associées aux 5 degrés de liberté du système. Les 5 Vitesses et les 5 Positions seront déterminées par double intégration successive.
On pourrait probablement utiliser une autre approche qui exploiterait tout ou partie des 15 équations de base… En fait je ne me souviens plus bien de la méthode que j'ai employée en 2005 ; je crois bien que c'est celle que je décris ci-dessous ! Je suis sur que Loic nous éclairera bientôt
La méthode décrite ci-dessous utilise donc les 5 équations de base suivante :

d A1 / d T = FonctionA1 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d A2 / d T = FonctionA2 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d A3 / d T = FonctionA3 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d A4 / d T = FonctionA4 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)

d A5 / d T = FonctionA5 (T, P1, V1, A1, P2, V2, A2, P3, V3, A3, P4, V4, A4, A4, P5, V5, A5)
2. Deuxième étape : résolution numérique
Comme je l'indiquais, l'Excel est très très lent avec la version Excel courante (problème de compatibilité 2005 - 2011). Je vais essayer de le sauvegarder dans version 2011 car pour l'instant il tourne dans la boite de compatibilité, et si ça marche je renvoie.
Loic je ne sais pas si tu es familier avec la résolution numérique, mais en gros le principe d’ensemble est exposé ci-dessous.
L'idée est simple.
Si : d A / d T = fonction (P, V, A, T).
Alors cela revient à dire que : delta A / delta T = fonction (P, V, A, T), avec une bonne approximation pour un delta T suffisamment petit.
Autrement dit pendant un petit intervalle de temps delta T, l'accélération A va changer un tout petit peu, presque exactement de delta A.
On va faire l’approximation suivante : delta A = fonction (P, V, A, T) x delta T
Pour résoudre numériquement, alors on décide de dire que :

A (T+t) = A (T) + delta A (T)
En français : l'Accélération à l'instant T+t est égale à l'Accélération à l'instant T à laquelle on ajoute la variation de l'Accélération autour de l'instant T pendant un laps de temps t.
Soit, en utilisant l'équation de base qui donne l’expression de delta A(T)

A (T+t) = A (T) + fonction (P, V, A, T) x delta T
La résolution numérique va utiliser un pas temporel fixe, donc tous les delta T auront la même valeur. Désignons cette valeur par t

delta T = t
En substituant, il vient :

A (T+t) = A (T) + fonction (P, V, A, T) x t
On peut donc, de proche en proche, calculer l'Accélération, à tous les instants que l'on veut. On choisit un laps de temps assez petit pour t (le delta t qui va être toujours le même) - par exemple 1 milli seconde.
Puis on choisit des conditions initiales pour T = 0, par exemple on décide que A (T=0) = 0, que V (T=0) = 0 (au début rien de bouge, l'Accélération et la Vitesse sont nulle).
Puis on indique la Position initiale P° (c'est d'ailleurs une de tes questions Loic... par la géométrie du Trébuchet, il te faudra déterminer quels sont les angles du Trébuchet au repos, ou je dirais plutôt lorsqu'il est armé).
On est alors en mesure de calculer : fonction (P = P°, V=0, A=0, T=0).
Et on détermine A(T=t) avec la formule ci-dessus,

A (0+t) = A (0) + fonction (P, V, A, T) x t
Puis on itère :

A (t+t) = A (t) + fonction (P, V, A, T) x t
Etc.
Par la même logique, on va pouvoir calculer toute la série des A(T) de proche en proche, en ajoutant de tous petits deltas... par exemple 10 000 fois. Heureusement Excel est là pour faire cela automatiquement à notre place.
Les résultats ne sont pas rigoureusement exacts, car en théorie, il faudra que le t soit infiniment petit... ce qui n'est pas réalisable. En revanche, si on prend un laps de temps suffisamment petit par rapport à la durée du phénomène et sa vitesse de changement, alors on a un résultat approché tout à fait satisfaisant pour ce que nous voulons en faire... Au fait que cherchons-nous à faire ?
Par exemple :

quelle distance maximum pour un boulet de telle masse et un Trébuchet de telle taille/forme ?

quelle forme optimale pour le Trébuchet : longueur respective des bras, de la fronde... et position initiale (les angles à T=0), conditionnée par la géométrie du Trébuchet.
Bref, si nos amis du moyen-âge avaient eux Excel, ils auraient pu faire quelques simulations avant de construire leur premier Trébuchet... et éviter se rendre compte que les premiers ne marchait pas bien après les avoir construits.
Mon idée est que l'expérience cumulée au cours des âges aura remplacé Excel, et qu'à la fin de la période du moyen-âge, l'homme avait trouvé une géométrie de Trébuchet très proche d'un optimum (compte tenu également de facteurs comme la résistance des matériaux par exemple - qui n'est pas modélisé ici).
En fait la résolution numérique est un peu plus subtile que cela.
En effet, pour calculer l'Accélération à l'instant T+t, il faut déterminer la fonction (P, V, A, T). Or nous voyons qu'il faut donner en entrée à cette fonction : A et T que l'on connait... mais également P et V que l'on ne connait pas (et qui bouge tout le temps de plus).
Il faut donc calculer toutes les grandeurs, à chaque instant, car elles sont toutes nécessaires au calcul de l'état du système à l'instant suivant.
Premièrement la Vitesse.
Dans la mesure où l'Accélération est égale à la dérivée de la Vitesse par rapport au Temps, nous avons l'équation suivante :

d V / d T = A (T)
Donc par une logique de résolution numérique similaire à ce que l'on a vu ci-dessus, nous avons :

V(T + t) = V(T) + A(T) x d T

V(T + t) = V(T) + A(T) x t
Ensuite la Position
De même, dans la mesure où la Vitesse est égale à la dérivée de la Position par rapport au Temps, nous avons l'équation suivante :

d P / d T = V(T)
Donc là aussi, par une logique de résolution numérique similaire à ce que l'on a vu ci-dessus, nous avons :

P(T + t) = P(T) + V(T) x d T

P(T + t) = P(T) + V(T) x t
On voit donc que l'on résoudre numériquement de proche en proche en calculant à chaque itération : A, puis V, puis P.
Bien entendu, il faut le faire pour les 5 degrés de liberté (les 3 angles des bras, et les 2 coordonnées du boulet).
Or, comme la nature du Trébuchet étant ce qu'elle est, les équations que l'on obtient par application des lois de la dynamique donnent des formules qui imbriquent les 5 familles d'équations (celles des 5 degrés de liberté).
Conclusion
Donc en conclusion, le cycle de résolution numérique du Trébuchet, qui comprend pour faire simple, 5 degrés de liberté, comprend à chaque itération (de 1 milli seconde par exemple), la détermination de la valeur numérique de A, V et P, pour les 5 variables (des 5 degrés de liberté).
C'est donc 15 grandeurs dont on doit déterminer les valeurs numériques, à chaque instant, pour être en mesure de calculer les 15 delta (les changements élémentaires pendant le petit laps de temps), afin de déterminer la valeur numérique des 15 grandeurs à l'instant élémentaire suivant par simple sommation... et ainsi de suite, typiquement 10 000 fois (10 000 fois 1 milli seconde, donne un temps de vol de 10 secondes).