Hallo allemaal! Ik breng een onderhoudend onder uw aandacht ambachten, gemaakt met je eigen handen van geïmproviseerde materialen. Aan de ene kant is het gewoon speelgoed, een souvenir en aan de andere kant is het een serieuze zaak, die enige kennis en vaardigheden vereist op het gebied van wetenschap als astronomie, aardrijkskunde, wiskunde en natuurkunde. We zullen het hebben over een oud apparaat om de tijd te bepalen - een zonnewijzer, waar iedereen waarschijnlijk wel eens van gehoord heeft, sommigen zelfs gezien heeft, iemand misschien zelfs. Ik denk dat het niet nodig is om het werkingsprincipe en het ontwerp van stationaire klokken in detail te beschrijven, alles wordt gedetailleerd beschreven op internet, ik zal me alleen concentreren op een paar details en functies.
Om dit ontwerp te bouwen, hebben we nodig:
1. Multiplex 3-laags 4 mm
2. Kompas met een droge pijl
3. Messing plaat 1 mm dik.
4. Koperdraad ø 0,8-1mm.
De toolkit is als volgt:
1. Metaalzaag
2. Zeer scherp mes
3. De puzzel is gewoon (niet electro)
4. Tekeninstrument (kompas, gradenboog, liniaal, etc.)
5. Schaar voor metaal
6. Soldeerbout
7. Set bestanden
8. Bouwföhn
9. Schuurpapier van verschillende korrelgroottes
10. Indien gewenst, het apparaat om te branden
Uit de titel van het artikel wordt al duidelijk dat dit apparaat mobiel is, dat wil zeggen draagbaar, dat moet worden georiënteerd ten opzichte van de aardcoördinaten om de tijd te bepalen, namelijk: de middaglijn van de klok moet samenvallen met de richting van de meridiaan. Hiervoor is in het ontwerp een kompas geïnstalleerd. Dit horloge geeft trouwens alleen de tijd correct weer in het gebied waarvan de coördinaten zijn gebruikt in de berekeningen. De lengtegraad van de plaats bepaalt de hellingshoek van de gnomon (wijzers) en de tijdverdeling van de cadran (wijzerplaat), en de breedtegraad is belangrijk voor de correctie van de lokale tijd naar de tijdzone (burgerlijke tijd).
Onze horloges bestaan uit de volgende elementen:
1 kompas. Voor een nauwkeurigere oriëntatie van de noordelijke richting gebruikt het horloge een licht gewijzigd gewoon pijlkompas. De verfijning bestaat erin dat de kompaskaart rechtstreeks op de pijl is gelijmd, en niet alleen maar is gelijmd, maar met de correctie van magnetische declinatie (voor ons gebied is dit 11 °, wat een fout van ongeveer een uur kan opleveren)
Om te beginnen heb ik het kompas uit elkaar gehaald in zijn componenten:
Ik vond de tekening van de kaart die zojuist van internet was gedownload leuk, drukte hem in het juiste formaat op fotopapier en plakte hem op de pijl, rekening houdend met de magnetische declinatie, omdat er al een schaalverdeling op de kaart was
Bij het balanceren moest ik sleutelen aan het schuren van de achterkant.
En een andere functie van zo'n kompaskaart, naast het aangeven van de richting naar het noorden, werkt als een niveau voor het horizontaal instellen van het klokvlak. Natuurlijk zou het beter zijn om een extra bubbelniveau vast te stellen, maar bij gebrek daaraan besloot ik dat het instellen van de horizontaliteit op de kaart voldoende zou zijn voor een souvenirspeeltje, niemand zou het klokkenspel erop controleren.
2 cadran (wijzerplaat) een horizontaal horloge verschilt van een equatoriaal horloge doordat de hoeken tussen de uurmarkeringen ongelijk zijn. Voor horizontale zonnewijzers kan de markering van het frame op drie manieren worden gedaan:
- Eerste manier de gemakkelijkste, maar niet nauwkeurige, hoeft u alleen maar de klok in te stellen, deze strikt te oriënteren en vervolgens elk uur een markering op het frame te maken en zo de hele wijzerplaat te markeren. Het is beter om dit te doen op dagen dat de correctie van de tijdvergelijking bijna nul is (zie "Analema"). En dergelijke uren zullen al in civiele tijd worden getoond, rekening houdend met de wijziging in lengtegraad.
- Tweede manier - markering met geometrische constructies, het heeft een potlood, een gradenboog en een kompas nodig.
We tekenen twee onderling loodrechte lijnen en markeren punt A.
Van waaruit we de AC-lijn trekken zodat de hoek van de CAB gelijk is aan de breedtegraad van ons gebied.
Teken vanuit punt B loodrecht op lijn AC en geef punt D aan
Teken vervolgens vanaf punt B een cirkel met straal BD naar het snijpunt met lijn AB, en markeer punt O. Teken nu met dit punt als middelpunt een cirkel met straal OB en verdeel het in sectoren van 15 °, waarbij elke straal wordt verlengd tot aan de BC-lijn. De snijpunten van de stralen met de lijn bepalen de uurmarkeringen van onze horloges.
Door deze punten met punt A te verbinden, krijgen we de helft van de wijzerplaat, of liever de kwart, omdat de uurlijnen van 6 tot 12 symmetrisch zijn met de lijnen van 12 tot 18 ten opzichte van de as AB, en de markeringen van 18 tot 6 uur (laten we ze nacht noemen) symmetrisch zijn overdag.
- Ten slotte is de derde methode goniometrisch of berekend. We bepalen de hoeken van de tijdlijnen met de formule: tan α = sin φ x tan t
Waar α de klokhoek op het frame is
φ- breedtegraad van de plaats
t- tijdsperiode uitgedrukt in gradenmaat (uit de berekening van 1u-15 °)
In mijn geval is de hoek tussen de lijnen van 11 en 12 uur bijvoorbeeld sin57 ° x tg15 ° = 0.8386x0.2679 = 0.2247, wat overeenkomt met 12.6 °, daarom herhaal ik nogmaals dat de kompaskaart is aangepast voor de grootte van de magnetische declinatie ( 11 °).
Halve- en kwartuurlijnen zijn vrij eenvoudig te markeren door het uurgedeelte te verdelen.
Dus op een van de laatste twee manieren werd de cadran door ons gemarkeerd. De resulterende markup zal ons de lokale gemiddelde tijd laten zien, die verschilt van de standaard (civiele) tijd met een hoeveelheid die afhangt van de lengtegraad van de plaats van waarneming.
Zoals je weet, komt het aftellen van de Greenwich Meridian (GMT) en na 15 ° veranderen de tijdzones. Voor Moskou-tijd (MSK) is de tijdzone GMT +3, maar dit is ook relatief ten opzichte van de echte zonnetijd, het verschil tussen de echte en standaardtijd in Moskou is bijvoorbeeld 29 minuten en 40 seconden. Dit betekent dat wanneer het klokkenspel op het Rode Plein middernacht slaat, echte middernacht op zonnige tijd pas over een half uur komt. In mijn omgeving is het verschil 31 minuten, dus de divisies worden met een half uur verschoven. Hier is hoe het eruit ziet op het eindproduct:
3 Gnomon (pijl) moet per definitie vouwen. De taak was om de breedtegraad en de verticaliteit van het installatievlak te weerstaan. Je kunt het natuurlijk gewoon op zijn kant leggen, maar in dit geval waren de afmetingen klein en leek de gnomon verloren te zijn gegaan op het vlak van de klok, dus werd besloten om dit deel op te tillen. In dit geval kan zowel de lengte worden vergroot tot de gewenste verhoudingen, en de verticaliteit wordt binnen acceptabele grenzen gehouden (het spel van de gnomon ligt binnen 1 °), en de breedtegraad van de plaats wordt ingesteld door de hiel van de gnomon te slijpen, die daarna niet verandert.
Details zijn gemaakt van 1 mm messing. De materiaalkeuze is te wijten aan het feit dat het niet-magnetisch moet zijn, om het kompas niet te misleiden, en goed bezwijkt voor solderen met zachte soldeer.
4 analemma (Grieks ανάλημμα, “basis, fundament”) is een curve die een reeks opeenvolgende posities van de centrale ster van een planetair systeem (in ons geval de zon) verbindt aan het firmament van een van de planeten van dit systeem op hetzelfde tijdstip van de dag gedurende het jaar (Wikipedia).
Met andere woorden, deze curve laat zien hoeveel onze horloges haast hebben of achterlopen ten opzichte van de gemiddelde tijd. In oktober staat de zon bijvoorbeeld 16 minuten eerder op zijn hoogtepunt en in februari 14 minuten na de middag gemiddeld op jaarbasis. Dit fenomeen hangt samen met de ellipticiteit van de baan en de helling van de aardas. We zullen niet in details treden, het is belangrijk voor ons om te weten hoeveel minuten op welke dag u de metingen van onze zonnewijzers moet optellen of aftrekken om de tijd relatief nauwkeurig te bepalen. Om dit te doen, plaatsen we deze mooie kronkel op het binnenoppervlak van het deksel.
Nu verzamelen we al het bovenstaande samen.
We zullen ons apparaat voorwaardelijk in twee delen verdelen: de zonnewijzer en het deksel (we hebben er een in de zak, zodat ze eruit zullen zien als een sigarettenkoker). Van een plaat multiplex hebben we vijf rechthoeken van 100x120 mm groot gesneden.
Snijd voor werkstukken hoeken van 15 mm. aan elke kant, zoals te zien op de details van de omslag:
Om de gnomon en het kompas te installeren, hebben we gaten in de cadran-vormstukken aan de achterkant en het substraat erop gesneden. We verdiepen de Gnomon zodat de rotatie-as in het vlak van de cadran ligt en een laag triplex afsnijdt (iets meer dan 1 mm.).
We lijmen de onderdelen en verwerken vervolgens, net als in een grap, zorgvuldig met een vijl, en om preciezer te zijn, einddelen worden gelijmd met fineer van hetzelfde triplex en verwerkt met schuurpapier. De scharnieren die het deksel met het lichaam verbinden, zijn gemaakt van koperdraad en verlijmd met epoxy.
Welnu, dan zijn we bezig met decoreren zodat ons vaartuig er niet uitziet als een eenvoudige triplexdoos, op het deksel plakken we een gestileerde tekening van de zon
En om een oude look te geven verwerken we het product met een föhn. Als resultaat krijgen we zo'n speeltje voor volwassenen.
Conclusie Het lijkt me dat zo'n cadeau voor een tiener veel interessanter en nuttiger is dan een nieuw, ouderwets gadget dat in een winkel wordt gekocht (des te meer zul je dus niet verbaasd zijn). Dit zorgt er tenminste voor dat de hersenen werken, maar als de nieuwsgierigheid wakker wordt om meer te leren in de wetenschappen, zal het gewoon geweldig zijn.
Maar hoe het horloge te gebruiken: