Salut tuturor! Îți aduc în atenție un distractiv meșteșuguri, realizate cu propriile mâini din materiale improvizate. Pe de o parte, este doar o jucărie, un suvenir și, pe de altă parte, este un lucru serios, care necesită cunoștințe și abilități în domenii științifice precum astronomia, geografia, matematica și fizica. Vom vorbi despre un dispozitiv antic pentru determinarea timpului - o rețea de soare, despre care toată lumea a auzit probabil, unii chiar au văzut, poate cineva ar fi făcut-o. Cred că nu este necesar să descriu în detaliu principiul funcționării și designul ceasurilor staționare, totul este descris în mare detaliu pe Internet, mă voi concentra doar pe câteva detalii și caracteristici.
Pentru a construi acest design, avem nevoie de:
1. Placaj cu 3 straturi 4 mm
2. Compas cu o săgeată uscată
3. Foaie de aramă grosime de 1 mm.
4. Fir de cupru ø 0,8-1mm.
Trusa de scule este următoarea:
1. Hacksaw
2. Cuțit foarte ascuțit
3. Jigsaw este obișnuit (nu electro)
4. Instrument de desen (busolă, protractor, riglă etc.)
5. Foarfece pentru metal
6. Fier de lipit
7. Set de fișiere
8. Uscător de păr pentru construcție
9. Hârtie de nisip de diferite dimensiuni de cereale
10. Dacă doriți, aparatul pentru ardere
Din titlul articolului, devine deja clar că acest dispozitiv este mobil, adică portabil, care trebuie să fie orientat în raport cu coordonatele Pământului pentru a determina ora, și anume: linia de amiază a ceasului ar trebui să coincidă cu direcția meridianului. Pentru aceasta, în proiectare a fost instalată o busolă. Apropo, acest ceas va arăta corect timpul doar în zona ale cărei coordonate au fost utilizate în calcule. Longitudinea locului determină unghiul de înclinare al gnomonului (mâinile ceasului) și al divizărilor de timp ale cadranului (cadran), iar latitudinea este importantă pentru ajustarea orei locale la fusul orar (ora civilă).
Ceasurile noastre vor consta din următoarele elemente:
1 busolă. Pentru o orientare mai precisă a direcției nord, ceasul folosește o busolă săgeată obișnuită ușor modificată. Rafinarea constă în faptul că cardul busolei este lipit direct de săgeată și nu doar lipit, dar cu corecția declinării magnetice (pentru zona noastră aceasta este de 11 °, ceea ce poate da o eroare de aproximativ o oră)
Pentru început, am separat compasul în componentele sale:
Mi-a plăcut desenul cărții tocmai descărcat de pe Internet, am imprimat-o la dimensiunea potrivită pe hârtie foto și am lipit-o pe săgeată ținând cont de declinarea magnetică, deoarece deja exista o absolvire pe card
Odată cu echilibrarea, a trebuit să mănânc cu șlefuirea părții din spate.
Și o altă funcție a unui astfel de card de busolă, pe lângă faptul că indică direcția către nord, funcționează ca un nivel pentru a seta planul ceasului într-o poziție orizontală. Desigur, ar fi mai bine să stabilim un nivel suplimentar de bule, dar, din lipsă, am decis că stabilirea orizontalității pe card ar fi suficientă pentru o jucărie cu suveniruri, nimeni nu va verifica carnea de pe ele.
2 cadran (cadran) un ceas orizontal diferă de unul ecuatorial prin faptul că unghiurile dintre indicatoarele orare sunt inegale. Pentru rețelele de soare orizontale, marcarea cadrului se poate face în trei moduri:
- Prima cale cel mai ușor, dar nu exact, trebuie doar să setați ceasul, orientându-l strict, apoi faceți o notă pe cadru în fiecare oră și marcați astfel întregul cadran. Este mai bine să faceți acest lucru în zilele în care corectarea ecuației de timp este aproape de zero (a se vedea „Analema”). Și astfel de ore vor fi afișate deja timp civil, luând în considerare modificarea în longitudine.
- Al doilea mod - marcarea folosind construcții geometrice, are nevoie de un creion, un protractor și o busolă.
Desenăm două linii reciproc perpendiculare și marcăm punctul A.
Din care tragem linia AC, astfel încât unghiul CAB să fie egal cu latitudinea zonei noastre.
Din punctul B se trasează o perpendiculară pe linia AC și se notează prin punctul D
Apoi, din punctul B trasați un cerc de raza BD până la intersecția cu linia AB și marcați punctul O. Acum, utilizând acest punct ca centru, desenați un cerc cu raza OB și împărțiți-l în sectoare de 15 °, extinzând fiecare rază până la linia BC. Punctele de intersecție ale razelor cu linia vor determina marcările orare ale ceasurilor noastre.
Conectând aceste puncte cu punctul A, obținem jumătate din cadran, sau mai bine zis sfertul său, deoarece liniile de oră de la 6 la 12 sunt simetrice față de liniile de la 12 la 18 în raport cu axa AB, iar marcajele de la 18 la 6 ore (să le numim noaptea) sunt simetrice cu ziua.
- Ei bine, în sfârșit, a treia metodă este trigonometrică sau calculată. Determinăm unghiurile liniilor de timp după formula: tan α = sin φ x tan t
Unde α este unghiul ceasului pe cadru
φ- latitudinea locului
perioada de timp exprimată în măsură de grad (de la calculul 1h-15 °)
De exemplu, în cazul meu, unghiul dintre liniile de 11 și 12 ore va fi sin57 ° x tg15 ° = 0,8386x0,2679 = 0,2247, ceea ce corespunde 12,6 °, motiv pentru care, repet din nou, cardul busolei este reglat pentru mărimea declinării magnetice ( 11 °).
Liniile de jumătate de oră și de sfert de oră sunt destul de simple de notat prin împărțirea secțiunii de oră.
Deci, într-una din ultimele două moduri, cadranul a fost marcat de noi. Marcajul rezultat ne va arăta timpul mediu local, care diferă de timpul standard (civil) cu o cantitate care depinde de longitudinea locului de observare.
După cum știți, numărătoarea inversă vine de la Greenwich Meridian (GMT), apoi după 15 °, fusul orar se schimbă. Pentru ora Moscovei (MSK), fusul orar este GMT +3, dar acest lucru este, de asemenea, relativ la adevăratul timp solar, de exemplu, diferența dintre ora reală și cea standard din Moscova este de 29 minute 40 de secunde. Acest lucru înseamnă că, atunci când timpanele din Piața Roșie vor bate miezul nopții, miezul adevărat la ora însorită va veni doar într-o jumătate de oră. În zona mea, diferența este de 31 de minute, deci divizările sunt schimbate cu o jumătate de oră. Iată cum arată aspectul produsului finit:
3 Gnomon (săgeata), prin definiție, trebuie să fie pliabil. Sarcina a fost să reziste unghiului de latitudine și verticalitatea planului de instalare. Desigur, puteți să-l așezați pur și simplu pe partea sa, dar în acest caz dimensiunile erau mici, iar gnomonul părea să se piardă pe planul ceasului, așa că s-a decis ca această parte să fie ridicată. În acest caz, atât lungimea poate fi crescută până la proporțiile dorite, iar verticalitatea se menține în limite acceptabile (jocul gnomonului se află la 1 °), iar unghiul de latitudine al locului este setat prin măcinarea călcâiului gnomonului, care nu se schimbă ulterior.
Detaliile sunt realizate din alama de 1mm. Alegerea materialului se datorează faptului că acesta trebuie să fie non-magnetic, pentru a nu înșela busola și este bine cedat la lipirea cu lipitori moi.
4 analemme (Greacă ανάλημμα, „bază, fundație”) este o curbă care conectează o serie de poziții consecutive ale stelei centrale a unui sistem planetar (în cazul nostru, Soarele) în firmamentul uneia dintre planetele acestui sistem în același timp pe parcursul anului (Wikipedia).
Cu alte cuvinte, această curbă arată cât de mult au ceasurile noastre în grabă sau în spate în raport cu timpul mediu. De exemplu, în octombrie, Soarele este la zenit cu 16 minute mai devreme, iar în februarie la 14 minute după amiază, în timp mediu anual. Acest fenomen este asociat cu elipticitatea orbitei și înclinarea axei Pământului. Nu vom intra în detalii, este important pentru noi să știm câte minute în ziua în care trebuie să adăugați sau să scădeați din citirile ceasurilor noastre, pentru a determina relativ exact timpul. Pentru a face acest lucru, vom așeza această frumoasă squiggle pe suprafața interioară a capacului.
Acum colectăm toate cele de mai sus împreună.
Ne vom împărți condiționat dispozitivul în două părți - solul propriu-zis și capacul (avem unul de buzunar, deci vor arăta ca o cutie de țigară). Dintr-o foaie de placaj am tăiat cinci dreptunghiuri cu dimensiunea de 100x120 mm.
Pentru piese, tăiați colțurile de 15 mm. pe fiecare parte, după cum se poate vedea pe detaliile copertei:
Pentru a instala gnomonul și busola, am tăiat găuri în golurile de cadran de pe partea din spate și substratul în urma acestuia. Adâncim Gnomon, astfel încât axa de rotație să se afle în planul cadranului, tăind un strat de placaj (este puțin mai mare de 1 mm.).
Lipim piesele, apoi, ca într-o glumă, prelucrăm cu atenție fișierul și, pentru a fi mai precis, părțile finale sunt lipite cu furnir din același placaj și prelucrate cu șmirghel. Balamalele care leagă capacul la corp sunt confecționate din sârmă de cupru și lipite cu epoxidice.
Ei bine, atunci ne ocupăm de decorare, astfel încât meșteșugul nostru să nu pară o simplă cutie de placaj, pe capac lipim un desen stilizat al Soarelui
Și pentru a da un aspect vechi vom prelucra produsul cu un uscător de păr. Drept urmare, obținem doar o astfel de jucărie pentru adulți.
Concluzie. Mi se pare că un astfel de cadou pentru un adolescent este mult mai interesant și mai util decât orice gadget de modă nouă cumpărat într-un magazin (cu atât mai mult încât să nu fii surprins). Cel puțin acest lucru face ca creierul să funcționeze, dar dacă curiozitatea se trezește pentru a învăța mai multe în științe, va fi doar minunat.
Dar cum să folosești ceasul: