Olá pessoal! Trago à sua atenção um divertido artesanato, feito com suas próprias mãos a partir de materiais improvisados. Por um lado, é apenas um brinquedo, uma lembrança e, por outro, é uma coisa séria, que requer algum conhecimento e habilidades em campos da ciência como astronomia, geografia, matemática e física. Falaremos sobre um dispositivo antigo para determinar o tempo - um relógio de sol, sobre o qual todos provavelmente já ouviram falar, alguns até viram, alguém pode até ter feito. Eu acho que não há necessidade de descrever em detalhes o princípio de operação e o design de relógios fixos, tudo é descrito em grande detalhe na Internet, vou me concentrar apenas em alguns detalhes e recursos.
Para criar esse design, precisamos:
1. Contraplacado 3 folhas 4 mm
2. Bússola com uma seta seca
3. Chapa de latão com 1 mm de espessura.
4. Fio de cobre ø 0.8-1mm.
O kit de ferramentas é o seguinte:
1. Serra
2. Faca muito afiada
3. O quebra-cabeças é comum (não elétrico)
4. Instrumento de desenho (bússola, transferidor, régua, etc.)
5. Tesoura para metal
6. ferro de solda
7. Conjunto de arquivos
8. Secador de cabelo para construção
9. Lixa de vários tamanhos de grãos
10. Se desejado, o aparelho para queimar
A partir do título do artigo, já fica claro que esse dispositivo é móvel, ou seja, portátil, que precisa ser orientado em relação às coordenadas da Terra para determinar a hora, a saber: a linha do meio-dia do relógio deve coincidir com a direção do meridiano. Para isso, uma bússola foi instalada no design. A propósito, este relógio mostrará corretamente a hora apenas na área cujas coordenadas foram usadas nos cálculos. A longitude do local determina o ângulo de inclinação do gnomon (ponteiro do relógio) e a divisão da hora do cadran (dial), e a latitude é importante para a correção da hora local no fuso horário (hora civil).
Nossos relógios consistirão nos seguintes elementos:
1 bússola. Para uma orientação mais precisa da direção norte, o relógio usa uma bússola de flecha comum ligeiramente modificada. O refinamento consiste no fato de o cartão da bússola ser colado diretamente na seta e não apenas colado, mas com a correção da declinação magnética (para nossa área é de 11 °, o que pode gerar um erro de cerca de uma hora)
Para começar, desmontei a bússola em seus componentes:
Gostei do desenho do cartão baixado da Internet, imprimi-o no tamanho certo em papel fotográfico e colei-o na flecha, levando em consideração a declinação magnética, pois já havia uma graduação no cartão
Com o balanceamento, tive que mexer com lixar a parte de trás.
E outra função desse cartão de bússola, além de indicar a direção para o norte, funciona como um nível para definir o plano do relógio na posição horizontal. É claro que seria melhor estabelecer um nível de bolha adicional, mas, por falta dele, decidi que definir a horizontalidade no cartão seria suficiente para um brinquedo de lembrança, ninguém verificaria o sinal sonoro neles.
2 cadran (marcação) um relógio horizontal difere de um relógio equatorial, pois os ângulos entre os marcadores de horas são desiguais. Para relógios de sol horizontais, a marcação do quadro pode ser feita de três maneiras:
- Primeira maneira o mais fácil, mas não preciso, você só precisa acertar o relógio, orientá-lo estritamente e, em seguida, fazer uma marca no quadro a cada hora e, assim, marcar o mostrador inteiro. É melhor fazer isso nos dias em que a correção da equação do tempo estiver próxima de zero (consulte "Analema"). E essas horas serão mostradas já em horário civil, levando em consideração a alteração em longitude.
- Segunda via - marcação usando construções geométricas, precisa de um lápis, um transferidor e uma bússola.
Desenhamos duas linhas mutuamente perpendiculares e marcamos o ponto A.
A partir da qual traçamos a linha CA de modo que o ângulo do CAB seja igual à latitude da nossa área.
Do ponto B, desenhe uma perpendicular à linha AC e denote pelo ponto D
Em seguida, do ponto B, desenhe um círculo de raio BD até a interseção com a linha AB e marque o ponto O. Agora, usando este ponto como centro, desenhe um círculo de raio OB e divida-o em setores de 15 °, estendendo cada raio à linha BC. Os pontos de interseção dos raios com a linha determinarão as marcações das horas de nossos relógios.
Conectando esses pontos ao ponto A, obtemos metade do mostrador, ou melhor, o quarto, já que as linhas horárias de 6 a 12 são simétricas às linhas 12 a 18 relativas ao eixo AB e as marcas de 18 a 6 horas (vamos chamá-las de noite) são simétricas ao dia.
- Bem, finalmente, o terceiro método é trigonométrico ou calculado. Determinamos os ângulos das linhas do tempo pela fórmula: tan α = sin φ x tan t
Onde α é o ângulo do relógio no quadro
lat- latitude do local
t- período expresso em medida de grau (do cálculo de 1h-15 °)
Por exemplo, no meu caso, o ângulo entre as linhas de 11 e 12 horas será sin57 ° x tg15 ° = 0,8386x0,2679 = 0,22247, o que corresponde a 12,6 °, motivo pelo qual, repito novamente, o cartão da bússola é corrigido de acordo com a magnitude da declinação magnética ( 11 °).
Linhas de meia hora e quarto de hora são bastante simples de marcar, dividindo a seção de hora.
Então, de uma das duas últimas maneiras, o cadran foi marcado por nós. A marcação resultante nos mostrará o tempo médio local, que difere do tempo padrão (civil) por uma quantidade que depende da longitude do local de observação.
Como você sabe, a contagem regressiva vem do Meridiano de Greenwich (GMT) e, depois de 15 °, os fusos horários mudam. Para o horário de Moscou (MSK), o fuso horário é GMT +3, mas isso também é relativo ao horário solar verdadeiro, por exemplo, a diferença entre o horário verdadeiro e o horário padrão em Moscou é de 29 minutos e 40 segundos. Isso significa que, quando os sinos da Praça Vermelha baterem à meia-noite, a meia-noite verdadeira no horário de sol chegará apenas em meia hora. Na minha área, a diferença é de 31 minutos, então as divisões são alteradas em meia hora. Aqui está como fica o produto final:
3 Gnomon (seta), por definição, deve estar dobrável. A tarefa era suportar o ângulo de latitude e a verticalidade do plano de instalação. Obviamente, você pode simplesmente colocá-lo de lado, mas neste caso as dimensões eram pequenas e o gnomon parecia estar perdido no plano do relógio, por isso foi decidido fazer essa peça se elevar. Nesse caso, o comprimento pode ser aumentado para as proporções desejadas, e a verticalidade é mantida dentro de limites aceitáveis (a folga do gnomon é de 1 °), e o ângulo de latitude do local é definido moendo o calcanhar do gnomon, que não muda posteriormente.
Os detalhes são feitos de latão de 1 mm. A escolha do material se deve ao fato de que ele deve ser não magnético, para não enganar a bússola, e é bem sucumbido à soldagem com soldas suaves.
4 analemma (Grego ανάλημμα, "base, fundação") é uma curva que conecta uma série de posições consecutivas da estrela central de um sistema planetário (no nosso caso, o Sol) no firmamento de um dos planetas desse sistema na mesma hora do dia durante o ano (Wikipedia).
Em outras palavras, essa curva mostra quanto nossos relógios estão com pressa ou atrasados em relação ao tempo médio. Por exemplo, em outubro, o Sol está no zênite 16 minutos antes e em fevereiro 14 minutos após o meio dia, em média, o tempo anual. Este fenômeno está associado à elipticidade da órbita e à inclinação do eixo da Terra. Não entraremos em detalhes, é importante saber quantos minutos em que dia você precisa adicionar ou subtrair as leituras de nossos relógios de sol para determinar com relativa precisão o tempo. Para fazer isso, colocaremos esse lindo rabisco na superfície interna da tampa.
Agora, coletamos todos os itens acima juntos.
Dividiremos condicionalmente nosso dispositivo em duas partes - o relógio de sol e a tampa (temos um bolso, para que pareçam uma caixa de cigarro). Em uma folha de madeira compensada, cortamos cinco retângulos de tamanho 100x120 mm.
Para peças de trabalho, corte cantos de 15 mm. de cada lado, como pode ser visto nos detalhes da capa:
Para instalar o gnomon e a bússola, cortamos orifícios nos espaços em branco de cadran na parte traseira e no substrato a seguir. Aprofundamos o Gnomon para que o eixo de rotação fique no plano do cadran, cortando uma camada de madeira compensada (é um pouco mais de 1 mm).
Colamos as peças e, em uma piada, processamos cuidadosamente o arquivo e, para ser mais preciso, as peças finais são coladas com verniz do mesmo compensado e processadas com lixa. As dobradiças que conectam a tampa ao corpo são feitas de fio de cobre e coladas com epóxi.
Bem, então estamos envolvidos na decoração para que o nosso artesanato não pareça uma simples caixa de madeira compensada, na tampa colocamos um desenho estilizado do Sol
E para dar uma aparência antiga, processaremos o produto com um secador de cabelo. Como resultado, temos esse brinquedo para adultos.
Conclusão Parece-me que esse presente para um adolescente é muito mais interessante e útil do que qualquer gadget novo adquirido em uma loja (tanto mais que você não ficará surpreso). Pelo menos isso faz o cérebro funcionar, mas se a curiosidade acordar para aprender mais nas ciências, será simplesmente maravilhoso.
Mas como usar o relógio: