Witam wszystkich! Zwracam uwagę na zabawne rzemiosło, wykonane własnymi rękami z improwizowanych materiałów. Z jednej strony jest to zabawka, pamiątka, az drugiej strony poważna rzecz, która wymaga pewnej wiedzy i umiejętności w takich dziedzinach nauki jak astronomia, geografia, matematyka i fizyka. Porozmawiamy o starożytnym urządzeniu do określania czasu - zegarze słonecznym, o którym wszyscy prawdopodobnie słyszeli, niektórzy nawet widzieli, a ktoś mógł nawet zrobić. Myślę, że nie trzeba szczegółowo opisywać zasady działania i konstrukcji zegarów stacjonarnych, wszystko jest szczegółowo opisane w Internecie, skupię się tylko na kilku szczegółach i funkcjach.
Aby zbudować ten projekt, potrzebujemy:
1. Sklejka 3-warstwowa 4 mm
2. Kompas z suchą strzałką
3. Blacha mosiężna o grubości 1 mm.
4. Drut miedziany ø 0,8-1 mm.
Zestaw narzędzi jest następujący:
1. Piła do metalu
2. Bardzo ostry nóż
3. Układanka jest zwyczajna (nie elektro)
4. Przyrząd do rysowania (kompas, kątomierz, linijka itp.)
5. Nożyczki do metalu
6. Lutownica
7. Zestaw plików
8. Budowa suszarki do włosów
9. Papier ścierny o różnych rozmiarach ziaren
10. W razie potrzeby aparat do spalania
Z tytułu artykułu jasno wynika, że to urządzenie jest mobilne, to znaczy przenośne, które musi być zorientowane względem współrzędnych Ziemi w celu ustalenia czasu, a mianowicie: środkowa linia zegara powinna pokrywać się z kierunkiem południka. W tym celu w projekcie zainstalowano kompas. Nawiasem mówiąc, ten zegarek poprawnie pokazuje czas tylko w obszarze, którego współrzędnych użyto w obliczeniach. Długość geograficzna miejsca określa kąt nachylenia gnomonu (wskazówki zegara) i podziały czasowe kadranu (tarczy), a szerokość geograficzna jest ważna dla dostosowania czasu lokalnego do strefy czasowej (czasu cywilnego).
Nasze zegarki będą się składały z następujących elementów:
1 kompas. W celu dokładniejszej orientacji kierunku północnego zegarek używa nieco zmodyfikowanego zwykłego kompasu ze strzałkami. Udoskonalenie polega na tym, że karta kompasu jest przyklejona bezpośrednio do strzałki, a nie tylko przyklejona, ale z korektą deklinacji magnetycznej (dla naszego obszaru jest to 11 °, co może dać błąd około godziny)
Na początek rozłożyłem kompas na części:
Podobał mi się rysunek karty pobranej z Internetu, wydrukowałem ją w odpowiednim rozmiarze na papierze fotograficznym i wkleiłem na strzałkę, biorąc pod uwagę deklinację magnetyczną, ponieważ na karcie była już podziałka
Podczas równoważenia musiałem majstrować przy szlifowaniu tylnej strony.
Inna funkcja takiej karty kompasu, oprócz wskazywania kierunku na północ, działa jako poziom do ustawiania płaszczyzny zegarowej w pozycji poziomej. Oczywiście lepiej byłoby ustalić dodatkowy poziom bąbelków, ale z jego braku zdecydowałem, że ustawienie poziomości na karcie wystarczy na pamiątkową zabawkę, nikt nie sprawdzi na nich dzwonków.
2 cadran (tarcza) zegarek poziomy różni się od zegarka równikowego tym, że kąty między znacznikami godzin są nierówne. W przypadku zegarów poziomych oznaczenie ramki można wykonać na trzy sposoby:
- Pierwszy sposób najłatwiejszy, ale nie dokładny, wystarczy ustawić zegar, ściśle go ustawiając, a następnie co godzinę zaznaczać na ramie, a tym samym zaznaczyć całą tarczę. Lepiej to zrobić w dni, kiedy korekta równania czasu jest bliska zeru (patrz „Analema”). I takie godziny będą pokazane już w czasie cywilnym, z uwzględnieniem poprawki długości geograficznej.
- Drugi sposób - znakowanie za pomocą konstrukcji geometrycznych, wymaga ołówka, kątomierza i kompasu.
Rysujemy dwie wzajemnie prostopadłe linie i zaznaczamy punkt A.
Z którego rysujemy linię prądu przemiennego, tak aby kąt CAB był równy szerokości geograficznej naszego obszaru.
Z punktu B narysuj prostopadłą do linii AC i oznacz punkt D
Następnie od punktu B narysuj okrąg o promieniu BD do przecięcia linią AB i zaznacz punkt O. Teraz, używając tego punktu jako środka, narysuj okrąg o promieniu OB i podziel go na sektory 15 °, rozciągając każdy promień do linii BC. Punkty przecięcia promieni z linią określą oznaczenia godzinowe naszych zegarków.
Łącząc te punkty z punktem A, otrzymujemy połowę tarczy, a raczej jej ćwiartkę, ponieważ linie godzin od 6 do 12 są symetryczne do linii od 12 do 18 względem osi AB, a znaki od 18 do 6 godzin (nazwijmy je nocą) są symetryczne do dnia.
- No cóż, wreszcie trzecia metoda jest trygonometryczna lub obliczona. Kąty linii czasu określamy według wzoru: tan α = sin φ x tan t
Gdzie α jest kątem zegara na ramce
φ - szerokość geograficzna miejsca
t- okres wyrażony w stopniach (od obliczeń 1h-15 °)
Na przykład w moim przypadku kąt między liniami 11 i 12 godzin będzie sin57 ° x tg15 ° = 0,8386x0,2679 = 0,2247, co odpowiada 12,6 °, dlatego powtarzam ponownie, że karta kompasu jest dostosowana do wielkości deklinacji magnetycznej ( 11 °).
Linie półgodzinne i kwadransowe można dość łatwo wyznaczyć, dzieląc sekcję godzinną.
Tak więc, na jeden z dwóch ostatnich sposobów, kadran został przez nas oznaczony. Wynikowy znacznik pokaże nam średni czas lokalny, który różni się od czasu standardowego (cywilnego) o wielkość zależną od długości geograficznej miejsca obserwacji.
Jak wiecie, odliczanie pochodzi z południka Greenwich (GMT), a następnie po 15 ° strefy czasowe się zmieniają. Dla czasu moskiewskiego (MSK) strefa czasowa to GMT +3, ale jest to również związane z rzeczywistym czasem słonecznym, na przykład różnica między czasem rzeczywistym a standardowym w Moskwie wynosi 29 minut i 40 sekund. Oznacza to, że gdy kuranty na Placu Czerwonym wybiją północ, prawdziwa północ w słoneczne dni nadejdzie dopiero za pół godziny. W mojej okolicy różnica wynosi 31 minut, więc podziały są przesunięte o pół godziny. Oto jak wygląda na gotowym produkcie:
3 Gnomon (strzałka) z definicji musi się składać. Zadaniem było wytrzymanie kąta szerokości i pionowości płaszczyzny instalacji. Oczywiście możesz po prostu położyć go na boku, ale w tym przypadku wymiary były małe, a gnomon wydawał się zagubiony w płaszczyźnie zegara, więc postanowiono, że ta część się podniesie. W takim przypadku zarówno długość można zwiększyć do pożądanych proporcji, a pionowość utrzymuje się w dopuszczalnych granicach (luz gnomona wynosi 1 °), a kąt szerokości miejsca ustawia się przez szlifowanie pięty gnomona, który następnie się nie zmienia.
Detale wykonane są z mosiądzu 1 mm. Wybór materiału wynika z faktu, że musi on być niemagnetyczny, aby nie zwieść kompasu, i dobrze poddaje się lutowaniu miękkimi lutami.
4 analemma (Greckie ανάλημμα, „podstawa, fundament”) to krzywa łącząca szereg kolejnych pozycji centralnej gwiazdy układu planetarnego (w naszym przypadku Słońca) na firmamencie jednej z planet tego układu o tej samej porze dnia w ciągu roku (Wikipedia).
Innymi słowy, krzywa ta pokazuje, jak bardzo nasze zegarki spieszą się lub spóźniają w stosunku do średniego czasu. Na przykład w październiku Słońce osiąga zenit 16 minut wcześniej, a w lutym 14 minut po południu średni czas roczny. Zjawisko to wiąże się z eliptycznością orbity i nachyleniem osi Ziemi. Nie będziemy wchodzić w szczegóły, ważne jest, abyśmy wiedzieli, ile minut w danym dniu należy dodać lub odjąć od odczytów naszych zegarów słonecznych, aby względnie dokładnie określić czas. Aby to zrobić, umieścimy ten piękny squiggle na wewnętrznej powierzchni pokrywki.
Teraz zbieramy wszystkie powyższe elementy razem.
Warunkowo podzielimy nasze urządzenie na dwie części - zegar słoneczny i pokrywkę (mamy kieszeń, więc będą wyglądać jak papierośnica). Z arkusza sklejki wycinamy pięć prostokątów o wymiarach 100 x 120 mm.
W przypadku przedmiotów obrabianych należy wyciąć rogi o grubości 15 mm. z każdej strony, jak widać na szczegółach okładki:
Aby zainstalować gnomon i kompas, wycinamy otwory w półfabrykatach kadrowych z tyłu i podłożu za nim. Pogłębiamy Gnomon, aby oś jego obrotu znajdowała się w płaszczyźnie kadranu, odcinając jedną warstwę sklejki (jest nieco większa niż 1 mm.).
Przyklejamy części, a następnie, jak w żartach, ostrożnie przetwarzamy pilnikiem, a dokładniej, części końcowe są klejone fornirem z tej samej sklejki i przetwarzane papierem ściernym. Zawiasy łączące pokrywę z korpusem są wykonane z drutu miedzianego i sklejone żywicą epoksydową.
Cóż, wtedy zajmujemy się dekorowaniem, aby nasze rzemiosło nie wyglądało jak zwykłe pudełko ze sklejki, na pokrywie przyklejamy stylizowany rysunek Słońca
Aby nadać stary wygląd, przetworzymy produkt za pomocą suszarki do włosów. W rezultacie otrzymujemy właśnie taką zabawkę dla dorosłych.
Wniosek Wydaje mi się, że taki prezent dla nastolatka jest o wiele bardziej interesujący i przydatny niż jakikolwiek nowy gadżet kupiony w sklepie (tym bardziej, że nie będziesz zaskoczony). Przynajmniej to sprawia, że mózg działa, ale jeśli obudzi się ciekawość, aby dowiedzieć się więcej w naukach, będzie to po prostu cudowne.
Ale jak korzystać z zegarka: