Ciao a tutti! Porto alla tua attenzione un divertimento mestieri, realizzato con le tue mani con materiali improvvisati. Da un lato, è solo un giocattolo, un souvenir e dall'altro è una cosa seria, che richiede alcune conoscenze e abilità in campi della scienza come l'astronomia, la geografia, la matematica e la fisica. Parleremo di un dispositivo antico per determinare il tempo: una meridiana, di cui probabilmente tutti hanno sentito parlare, qualcuno l'ha persino visto, qualcuno l'ha persino fatto. Penso che non sia necessario descrivere in dettaglio il principio di funzionamento e il design degli orologi fissi, tutto è descritto in modo molto dettagliato su Internet, mi concentrerò solo su alcuni dettagli e funzionalità.
Per realizzare questo progetto, abbiamo bisogno di:
1. Compensato 3 strati 4 mm
2. Bussola con una freccia asciutta
3. Lamiera di ottone spessore 1 mm.
4. Filo di rame ø 0,8-1 mm.
Il kit di strumenti è il seguente:
1. Seghetto
2. Coltello molto affilato
3. Il puzzle è ordinario (non elettro)
4. Strumento da disegno (bussola, goniometro, righello, ecc.)
5. Forbici per metallo
6. Saldatore
7. Set di file
8. Asciugacapelli da costruzione
9. Carta vetrata di varie granulometrie
10. Se lo si desidera, l'apparecchio per la masterizzazione
Dal titolo dell'articolo, diventa già chiaro che questo dispositivo è mobile, cioè portatile, che deve essere orientato rispetto alle coordinate terrestri per determinare l'ora, vale a dire: la linea del mezzogiorno dell'orologio dovrebbe coincidere con la direzione del meridiano. Per questo, nel design è stata installata una bussola. A proposito, questo orologio mostrerà correttamente l'ora solo nell'area le cui coordinate sono state utilizzate nei calcoli. La longitudine del luogo determina l'angolo di inclinazione dello gnomone (lancette dell'orologio) e la divisione del tempo del cadran (quadrante), e la latitudine è importante per la correzione dell'ora locale rispetto al fuso orario (ora civile).
I nostri orologi saranno composti dai seguenti elementi:
1 bussola. Per un orientamento più accurato della direzione nord, l'orologio utilizza una normale bussola a freccia leggermente modificata. Il perfezionamento consiste nel fatto che la bussola viene incollata direttamente sulla freccia e non solo incollata, ma con la correzione della declinazione magnetica (per la nostra area questo è di 11 °, che può dare un errore di circa un'ora)
Per iniziare, ho smontato la bussola nei suoi componenti:
Mi è piaciuto il disegno della carta appena scaricata da Internet, stampata nella giusta dimensione su carta fotografica e incollata sulla freccia tenendo conto della declinazione magnetica, poiché c'era già una laurea sulla carta
Con il bilanciamento, ho dovuto armeggiare con la carteggiatura del retro.
E un'altra funzione di tale bussola, oltre a indicare la direzione verso nord, funziona come un livello per impostare il piano dell'orologio in posizione orizzontale. Certo, sarebbe meglio stabilire un livello di bolla aggiuntivo, ma per mancanza di ciò, ho deciso che l'impostazione dell'orizzontalità sulla carta sarebbe sufficiente per un giocattolo souvenir, nessuno avrebbe controllato i carillon su di loro.
2 cadran (quadrante) un orologio orizzontale differisce da un orologio equatoriale in quanto gli angoli tra gli indici delle ore sono irregolari. Per le meridiane orizzontali, la marcatura del telaio può essere eseguita in tre modi:
- Primo modo il più semplice, ma non preciso, è sufficiente impostare l'orologio, orientandolo rigorosamente, quindi fare un segno sulla cornice ogni ora e quindi contrassegnare l'intero quadrante. È meglio farlo nei giorni in cui la correzione dell'equazione del tempo è vicina allo zero (vedi "Analema"). E tali ore verranno mostrate già nel tempo civile, tenendo conto dell'emendamento in longitudine.
- Secondo modo - marcatura mediante costruzioni geometriche, necessita di una matita, un goniometro e una bussola.
Tracciamo due linee reciprocamente perpendicolari e segniamo il punto A.
Da cui tracciamo la linea CA in modo che l'angolo del CAB sia uguale alla latitudine della nostra area.
Dal punto B disegna una perpendicolare alla linea CA e denota con il punto D
Quindi, dal punto B disegna un cerchio di raggio BD all'intersezione con la linea AB e segna il punto O. Ora usando questo punto come un centro, disegna un cerchio di raggio OB e dividerlo in settori di 15 °, estendendo ciascun raggio alla linea BC. I punti di intersezione dei raggi con la linea determineranno le indicazioni delle ore dei nostri orologi.
Collegando questi punti con il punto A, otteniamo metà del quadrante, o meglio il suo quarto, poiché le linee delle ore da 6 a 12 sono simmetriche alle linee da 12 a 18 rispetto all'asse AB, e i segni da 18 a 6 ore (chiamiamoli notte) sono simmetrici rispetto al giorno.
- Bene, infine, il terzo metodo è trigonometrico o calcolato. Determiniamo gli angoli delle linee temporali con la formula: tan α = sin φ x tan t
Dove α è l'angolo di clock sulla cornice
φ- latitudine del luogo
t- periodo di tempo espresso in misura in gradi (dal calcolo di 1h-15 °)
Ad esempio, nel mio caso, l'angolo tra le linee di 11 e 12 ore sarà sin57 ° x tg15 ° = 0,8386x0,2679 = 0,2247, che corrisponde a 12,6 °, motivo per cui, ripeto, la bussola viene regolata per l'entità della declinazione magnetica ( 11 °).
Le linee di mezz'ora e di quarto d'ora sono abbastanza semplici da contrassegnare dividendo la sezione delle ore.
Quindi, in uno degli ultimi due modi, il cadran è stato segnato da noi. Il markup risultante ci mostrerà il tempo medio locale, che differisce dal tempo standard (civile) per un importo che dipende dalla longitudine del luogo di osservazione.
Come sapete, il conto alla rovescia proviene dal meridiano di Greenwich (GMT), quindi dopo 15 ° i fusi orari cambiano. Per l'ora di Mosca (MSK), il fuso orario è GMT +3, ma questo è anche relativo all'ora solare reale, ad esempio, la differenza tra l'ora vera e quella normale di Mosca è di 29 minuti e 40 secondi. Ciò significa che quando i rintocchi sulla Piazza Rossa suonano a mezzanotte, la vera mezzanotte in tempo soleggiato arriverà solo in mezz'ora. Nella mia zona, la differenza è di 31 minuti, quindi le divisioni vengono spostate di mezz'ora. Ecco come appare sul prodotto finito:
3 Gnomon (freccia), per definizione, deve essere pieghevole. Il compito era di resistere all'angolo di latitudine e alla verticalità del piano di installazione. Ovviamente puoi semplicemente appoggiarlo su un lato, ma in questo caso le dimensioni erano piccole e lo gnomone sembrava perdersi sul piano dell'orologio, quindi è stato deciso di far sollevare questa parte. In questo caso, sia la lunghezza può essere aumentata alle proporzioni desiderate, sia la verticalità viene mantenuta entro limiti accettabili (il gioco dello gnomone è entro 1 °), e l'angolo di latitudine del luogo viene impostato macinando il tallone dello gnomone, che non cambia successivamente.
I dettagli sono realizzati in ottone da 1 mm. La scelta del materiale è dovuta al fatto che deve essere non magnetico, in modo da non ingannare la bussola, ed è ben ceduto alla saldatura con saldature leggere.
4 analemma (Greco ανάλημμα, “base, fondazione”) è una curva che collega una serie di posizioni consecutive della stella centrale di un sistema planetario (nel nostro caso, il Sole) nel firmamento di uno dei pianeti di questo sistema contemporaneamente durante l'anno (Wikipedia).
In altre parole, questa curva mostra quanto i nostri orologi hanno fretta o sono indietro rispetto al tempo medio. Ad esempio, ad ottobre, il Sole è al suo apice 16 minuti prima e in febbraio 14 minuti dopo mezzogiorno in media tempo annuale. Questo fenomeno è associato all'ellitticità dell'orbita e all'inclinazione dell'asse della Terra. Non entreremo nei dettagli, è importante per noi sapere quanti minuti in quale giorno è necessario aggiungere o sottrarre dalle letture delle nostre meridiane per determinare il tempo in modo relativamente accurato. Per fare questo, posizioneremo questo bellissimo squiggle sulla superficie interna del coperchio.
Ora raccogliamo tutto quanto sopra insieme.
Divideremo in modo condizionale il nostro dispositivo in due parti: la meridiana e il coperchio (ne abbiamo una tascabile, quindi sembreranno un portasigarette). Da un foglio di compensato tagliamo cinque rettangoli di dimensioni 100x120 mm.
Per i pezzi in lavorazione, tagliare angoli di 15 mm. su ogni lato, come si può vedere dai dettagli della copertina:
Per installare lo gnomone e la bussola, facciamo dei buchi negli spazi vuoti di cadran sul retro e sul substrato che lo segue. Approfondiamo lo Gnomone in modo che l'asse della sua rotazione si trovi sul piano del cadran, tagliando uno strato di compensato (è leggermente più di 1 mm.).
Incolliamo le parti, quindi, come per scherzo, elaboriamo con cura il file e, per essere più precisi, le parti terminali sono incollate con impiallacciatura dello stesso compensato e lavorate con carta vetrata. Le cerniere che collegano il coperchio al corpo sono realizzate in filo di rame e incollate con resina epossidica.
Bene, allora siamo impegnati nella decorazione in modo che la nostra arte non assomigli a una semplice scatola di compensato, sul coperchio incolliamo un disegno stilizzato del sole
E per dare un aspetto antico elaboreremo il prodotto con un asciugacapelli. Di conseguenza, otteniamo un giocattolo del genere per gli adulti.
Conclusione. Mi sembra che un tale regalo per un adolescente sia molto più interessante e utile di qualsiasi gadget di nuova generazione acquistato in un negozio (tanto più che non rimarrai sorpreso). Almeno questa cosa fa funzionare il cervello, ma se la curiosità si sveglia per saperne di più nelle scienze, sarà semplicemente meraviglioso.
Ma come usare l'orologio: