Hola a todos! Traigo a su atención un entretenido manualidades, hecho con tus propias manos de materiales improvisados. Por un lado, es solo un juguete, un recuerdo, y por otro, es algo serio, que requiere algunos conocimientos y habilidades en campos de la ciencia como la astronomía, la geografía, las matemáticas y la física. Hablaremos de un dispositivo antiguo para determinar la hora: un reloj de sol, del que probablemente todos hayan oído hablar, algunos incluso vieron, alguien podría haberlo hecho. Creo que no es necesario describir en detalle el principio de funcionamiento y el diseño de los relojes estacionarios, todo se describe con gran detalle en Internet, me centraré solo en algunos detalles y características.
Para construir este diseño, necesitamos:
1. Contrachapado de 3 capas de 4 mm
2. Compás con una flecha seca
3. Lámina de latón de 1 mm de espesor.
4. Alambre de cobre ø 0.8-1mm.
El kit de herramientas es el siguiente:
1. Sierra para metales
2. cuchillo muy afilado
3. La sierra de calar es ordinaria (no electro)
4. Instrumento de dibujo (brújula, transportador, regla, etc.)
5. Tijeras para metal
6. Soldador
7. Conjunto de archivos
8. Secador de pelo de construcción
9. Papel de lija de varios tamaños de grano.
10. Si lo desea, el aparato para quemar
Del título del artículo, ya queda claro que este dispositivo es móvil, es decir, portátil, que debe orientarse en relación con las coordenadas de la Tierra para determinar la hora, a saber: la línea del mediodía del reloj debe coincidir con la dirección del meridiano. Para esto, se instaló una brújula en el diseño. Por cierto, este reloj mostrará correctamente la hora solo en el área cuyas coordenadas se usaron en los cálculos. La longitud del lugar determina el ángulo de inclinación del gnomon (manecillas del reloj) y la división de tiempo del cadran (dial), y la latitud es importante para la corrección de la hora local a la zona horaria (hora civil).
Nuestros relojes constarán de los siguientes elementos:
1 brújula. Para una orientación más precisa de la dirección norte, el reloj utiliza una brújula de flecha ordinaria ligeramente modificada. El refinamiento consiste en el hecho de que la tarjeta de la brújula está pegada directamente a la flecha, y no solo pegada, sino con la corrección de la declinación magnética (para nuestra área esto es 11 °, lo que puede dar un error de aproximadamente una hora)
Para comenzar, separé la brújula en sus componentes:
Me gustó el dibujo de la tarjeta que acaba de descargar de Internet, la imprimí en el tamaño correcto en papel fotográfico y la pegué en la flecha teniendo en cuenta la declinación magnética, ya que ya había una graduación en la tarjeta
Con el equilibrio, tuve que jugar con el lijado de la parte posterior.
Y otra función de dicha tarjeta de brújula, además de indicar la dirección hacia el norte, funciona como un nivel para establecer el plano del reloj en una posición horizontal. Por supuesto, sería mejor establecer un nivel de burbuja adicional, pero por falta de él, decidí que establecer la horizontalidad en la tarjeta sería suficiente para un juguete de recuerdo, nadie verificaría las campanas en ellos.
2 cadran (dial) un reloj horizontal difiere de uno ecuatorial en que los ángulos entre los marcadores de hora son desiguales. Para los relojes de sol horizontales, la marca del marco se puede hacer de tres maneras:
- Primera forma lo más fácil, pero no preciso, solo necesita configurar el reloj, orientándolo estrictamente, y luego hacer una marca en el marco cada hora y así marcar todo el dial. Es mejor hacerlo en los días en que la corrección de la ecuación del tiempo es cercana a cero (ver "Analema"). Y esas horas se mostrarán ya con tiempo civil dado, teniendo en cuenta la enmienda en longitud.
- Segunda forma - Marcado con la ayuda de construcciones geométricas, necesita un lápiz, un transportador y una brújula.
Dibujamos dos rectas perpendiculares y marcamos el punto A.
Desde el cual dibujamos la línea AC para que el ángulo del CAB sea igual a la latitud de nuestra área.
Desde el punto B, dibuje una perpendicular a la línea AC y denote por el punto D
Luego, desde el punto B dibuje un círculo de radio BD hasta la intersección con la línea AB, y marque el punto O. Ahora, usando este punto como centro, dibuje un círculo de radio OB y divídalo en sectores de 15 °, extendiendo cada rayo a la línea BC. Los puntos de intersección de los rayos con la línea determinarán las marcas de hora de nuestros relojes.
Conectando estos puntos con el punto A, obtenemos la mitad del dial, o más bien su cuarto, ya que las líneas horarias del 6 al 12 son simétricas a las líneas del 12 al 18 en relación con el eje AB, y las marcas del 18 al 6 horas (llamémoslas nocturnas) son simétricas al día.
- Bueno, finalmente, el tercer método es trigonométrico o calculado. Determinamos los ángulos de las líneas de tiempo mediante la fórmula: tan α = sin φ x tan t
Donde α es el ángulo del reloj en el marco
φ- latitud del lugar
t- período de tiempo expresado en grados (a partir del cálculo de 1h-15 °)
Por ejemplo, para mi caso, el ángulo entre las líneas de 11 y 12 horas será sen57 ° x tg15 ° = 0.8386x0.2679 = 0.2247, que corresponde a 12.6 °, razón por la cual, repito nuevamente, la tarjeta de la brújula se ajusta a la magnitud de la declinación magnética ( 11 °).
Las líneas de media hora y cuarto de hora son bastante simples de marcar al dividir la sección de la hora.
Entonces, en una de las dos últimas formas, el cadran fue marcado por nosotros. El marcado resultante nos mostrará el tiempo promedio local, que difiere del tiempo estándar (civil) en una cantidad que depende de la longitud del lugar de observación.
Como saben, la cuenta regresiva proviene del meridiano de Greenwich (GMT), y luego después de 15 ° las zonas horarias cambian. Para la hora de Moscú (MSK), la zona horaria es GMT +3, pero esto también es relativo a la hora solar real, por ejemplo, la diferencia entre la hora real y estándar en Moscú es de 29 minutos y 40 segundos. Esto significa que cuando las campanadas en la Plaza Roja superan la medianoche, la verdadera medianoche en tiempo soleado solo llegará en media hora. En mi área, la diferencia es de 31 minutos, por lo que las divisiones se desplazan en media hora. Así es como se ve en el producto terminado:
3 Gnomon (flecha), por definición, debe ser plegable. La tarea consistía en soportar el ángulo de latitud y la verticalidad del plano de instalación. Por supuesto, puede colocarlo de costado, pero en este caso las dimensiones eran pequeñas y el gnomon parecía perderse en el plano del reloj, por lo que se decidió levantar esta parte. En este caso, tanto la longitud se puede aumentar a las proporciones deseadas, y la verticalidad se mantiene dentro de límites aceptables (el juego del gnomon está dentro de 1 °), y el ángulo de latitud del lugar se establece moliendo el talón del gnomon, que no cambia posteriormente.
Los detalles están hechos de latón de 1 mm. La elección del material se debe al hecho de que debe ser no magnético, para no engañar a la brújula, y está bien sucumbido a la soldadura con soldaduras suaves.
4 analemma (Griego ανάλημμα, "base, fundación") es una curva que conecta una serie de posiciones consecutivas de la estrella central de un sistema planetario (en nuestro caso, el Sol) en el firmamento de uno de los planetas de este sistema al mismo tiempo durante el año (Wikipedia).
En otras palabras, esta curva muestra cuánto nuestros relojes están apurados o atrasados en relación con el tiempo promedio. Por ejemplo, en octubre, el Sol está en su cenit 16 minutos antes, y en febrero 14 minutos después del mediodía en promedio de tiempo anual. Este fenómeno está asociado con la elipticidad de la órbita y la inclinación del eje de la Tierra. No entraremos en detalles, es importante que sepamos cuántos minutos en ese día necesita sumar o restar de las lecturas de nuestros relojes de sol para determinar la hora con relativa precisión. Para hacer esto, colocaremos este hermoso garabato en la superficie interna de la tapa.
Ahora recopilamos todo lo anterior juntos.
Condicionalmente dividiremos nuestro dispositivo en dos partes: el reloj de sol real y la tapa (tenemos uno de bolsillo, por lo que se verá como una pitillera). De una lámina de madera contrachapada cortamos cinco rectángulos de 100x120 mm de tamaño.
Para piezas de trabajo, corte esquinas de 15 mm. en cada lado, como se ve en los detalles de la portada:
Para instalar el gnomon y la brújula, cortamos agujeros en los espacios en blanco de cadran en la parte posterior y el sustrato que lo sigue. Profundizamos el Gnomon para que el eje de su rotación se encuentre en el plano del cadran, cortando una capa de madera contrachapada (es un poco más de 1 mm).
Pegamos las partes, luego, como en una broma, procesamos cuidadosamente con una lima, y para ser más precisos, las partes finales se pegan con chapa del mismo contrachapado y se procesan con papel de lija. Las bisagras que conectan la cubierta al cuerpo están hechas de alambre de cobre y pegadas con epoxi.
Bueno, entonces nos dedicamos a decorar para que nuestra artesanía no se vea como una simple caja de madera contrachapada, en la tapa pegamos un estilizado dibujo del Sol
Y para darle un aspecto antiguo procesaremos el producto con un secador de pelo. Como resultado, obtenemos un juguete para adultos.
Conclusión Me parece que ese regalo para un adolescente es mucho más interesante y útil que cualquier dispositivo nuevo que haya comprado en una tienda (más aún, no se sorprenderá). Al menos esto hace que el cerebro funcione, pero si la curiosidad se despierta para aprender más en ciencias, será maravilloso.
Pero cómo usar el reloj: