Pozdrav svima! Predstavljam vam pažnju zabavne zanati, izrađena vlastitim rukama od improviziranih materijala. S jedne strane, to je samo igračka, suvenir, a s druge, to je ozbiljna stvar, koja zahtijeva određeno znanje i vještine u područjima znanosti kao što su astronomija, geografija, matematika i fizika. Govorit ćemo o drevnom uređaju za određivanje vremena - sunčanom satu, za koji su vjerojatno svi čuli, neki čak vidjeli, a nekome možda čak. Mislim da nema potrebe detaljno opisivati princip rada i dizajn stacionarnih satova, na internetu je sve detaljno opisano, usredotočit ću se samo na nekoliko detalja i značajki.
Za izradu ovog dizajna potrebno nam je:
1. Šperploča 3-slojna 4 mm
2. Kompas suhom strelicom
3. Mesingani lim debljine 1 mm.
4. Bakrena žica ø 0,8-1 mm.
Komplet alata je sljedeći:
1. Ručna pila
2. Vrlo oštar nož
3. Slagalica je obična (nije elektro)
4. Instrument za crtanje (kompas, nosač, ravnalo itd.)
5. Škare za metal
6. lemljenje željeza
7. Skup datoteka
8. Građevinski sušilo za kosu
9. brusni papir raznih veličina zrna
10. Po želji, uređaj za spaljivanje
Iz naslova članka već postaje jasno da je ovaj uređaj mobilan, odnosno prenosiv, koji se mora odrediti u odnosu na zemljine koordinate da bi odredio vrijeme, naime: podneva linija sata trebala bi se podudarati s smjerom meridijana. Za to je u dizajnu ugrađen kompas. Usput, ovaj sat točno će pokazati vrijeme samo u području čije su koordinate korištene u proračunima. Zemljopisna dužina mjesta određuje kut nagiba gnomona (kazaljke na satu) i vremensku podjelu kadrana (brojčanik), a zemljopisna širina važna je za korekciju lokalnog vremena prema vremenskoj zoni (civilno vrijeme).
Naši će se satovi sastojati od sljedećih elemenata:
1 kompas, Radi točnije orijentacije smjera na sjever, sat koristi malo izmijenjen obični kompas sa strelicom. Poboljšanje se sastoji u činjenici da je kompasna kartica zalijepljena izravno na strelicu, a ne samo zalijepljena, već s korekcijom magnetske deklinacije (za naše područje ovo je 11 °, što može dati grešku od oko sat vremena)
Za početak sam rastavio kompas u njegove sastavnice:
Svidjelo mi se crtanje kartice koju sam upravo preuzeo s Interneta, ispisao je u odgovarajućoj veličini na foto-papiru i zalijepio je na strelicu uzimajući u obzir magnetsku deklinaciju, jer je već postojala matura na kartici
Balansiranjem sam se morao uspraviti brušenjem stražnje strane.
I još jedna funkcija takve kompas kartice, osim što pokazuje smjer prema sjeveru, djeluje kao nivo za postavljanje ravnine sata u vodoravnom položaju. Naravno, bilo bi bolje uspostaviti dodatnu razinu mjehurića, ali zbog nedostatka toga, odlučio sam da će postavljanje horizontalnosti na kartici biti dovoljno za suvenir igračku, nitko neće provjeravati zvonjave na njima.
2 kadran (biranje) vodoravni se sat razlikuje od ekvatorijalnog po tome što su kutovi između oznaka sata neravni. Za vodoravne sunčane instalacije, označavanje okvira može se izvršiti na tri načina:
- Prvi način najjednostavnije, ali ne i točno, trebate samo postaviti sat, strogo ga orijentirati, a zatim svaki sat napraviti oznaku na okviru i tako označiti cijeli brojčanik. Bolje je to učiniti danima kada je korekcija jednadžbe vremena blizu nuli (vidjeti „Analema“). A takvi će se sati prikazati već kojima je dodijeljeno civilno vrijeme, uzimajući u obzir amandman u dužini.
- Drugi način - za označavanje pomoću geometrijskih konstrukcija, potrebna mu je olovka, nosač i kompas.
Nacrtamo dvije međusobno okomite linije i označimo točku A.
Iz koje crtamo AC liniju tako da je kut CAB jednak zemljopisnoj širini našeg područja.
Od točke B nacrtajte okomicu na liniju AC i označite točkom D
Zatim od točke B nacrtajte krug polumjera BD do sjecišta s linijom AB i označite točku O. Sada koristeći ovu točku kao središte, nacrtajte krug polumjera OB i podijelite ga na sektore od 15 °, protežući svaku zraku do BC linije. Točke sjecišta zraka s linijom odredit će oznake sata naših satova.
Spajajući ove točke s točkom A, dobivamo polovinu kotača, točnije njegovu četvrtinu, budući da su linije sata od 6 do 12 simetrične prema linijama od 12 do 18 u odnosu na os AB, a oznake od 18 do 6 sati (nazovimo ih noć) simetrične su za dnevni.
- Pa, konačno, treća metoda je trigonometrijska ili proračunata. Kutove vremenskih linija određujemo formulom: tan α = sin φ x tan t
Gdje je α kut sata na okviru
φ- širina mjesta
t-vremensko razdoblje izraženo u mjeri stupnja (od izračuna 1h-15 °)
Na primjer, za moj slučaj, kut između linija od 11 do 12 sati bit će sin57 ° x tg15 ° = 0,8386x0,2679 = 0,2247, što odgovara 12,6 °, zbog čega, ponavljam opet, kompasna kartica ispravlja se za veličinu magnetske deklinacije ( 11 °).
Polusatne i četvrt-satne linije prilično su jednostavne za označavanje dijeljenjem dijela sata.
Dakle, na jedan od posljednja dva načina nas je obilježio kadran. Rezultirajuća markacija pokazat će nam prosječno lokalno vrijeme, koje se razlikuje od standardnog (civilnog) vremena iznosom koji ovisi o dužini mjesta promatranja.
Kao što znate, odbrojavanje dolazi iz Greenwich Meridian (GMT), a zatim se vremenske zone nakon 15 ° mijenjaju. Za moskovsko vrijeme (MSK), vremenska zona je GMT +3, ali to je također u odnosu na pravo solarno vrijeme, na primjer, razlika između pravog i standardnog vremena u Moskvi iznosi 29 minuta 40 sekundi. To znači da kad zvona na Crvenom trgu pobije u ponoć, prava ponoć po sunčanom vremenu doći će tek za pola sata. U mom je području razlika 31 minuta, tako da su podjele pomaknute za pola sata. Evo kako to izgleda na gotovom proizvodu:
3 Gnomon (strelica), prema definiciji, mora biti sklopiv. Zadatak je bio podnijeti kut zemljopisne širine i vertikalnost instalacijske ravnine. Naravno, možete ga jednostavno položiti sa svoje strane, ali u ovom slučaju dimenzije su bile male i gnomon se činio izgubljenim u ravnini sata, pa je odlučeno da se ovaj dio podigne. U ovom se slučaju obje dužine mogu povećati na željene proporcije, a vertikalnost se održava u prihvatljivim granicama (igra gnomona je unutar 1 °), a kut zemljopisne širine mjesta postavlja se brušenjem pete gnomona, što se naknadno ne mijenja.
Detalji su izrađeni od mesinga od 1 mm. Izbor materijala nastaje zbog činjenice da mora biti nemagnetski, kako ne bi prevario kompas, i dobro je podlegao lemljenju mekanim sipcima.
4 analemma (Grč. Ανάλημμα, „baza, temelj“) krivulja je koja povezuje niz uzastopnih položaja središnje zvijezde planetarnog sustava (u našem slučaju Sunce) u središtu jedne od planeta ovog sustava u isto doba dana tijekom godine (Wikipedia).
Drugim riječima, ova krivulja pokazuje koliko su naši satovi u žurbi ili zaostaju u odnosu na prosječno vrijeme. Na primjer, u listopadu je Sunce na svom zenitu 16 minuta ranije, a u veljači 14 minuta nakon podneva u prosječnom godišnjem vremenu. Taj je fenomen povezan s eliptičnošću orbite i nagibom osi Zemlje. Nećemo ulaziti u detalje, važno nam je da znamo koliko minuta na taj dan trebate dodati ili oduzeti od očitavanja naših sunčanih dana kako bismo relativno točno odredili vrijeme. Da bismo to učinili, postavit ćemo ovu prekrasnu tikvicu na unutarnju površinu poklopca.
Sada sve gore sakupljamo zajedno.
Uvjetno ćemo podijeliti naš uređaj na dva dijela - stvarni sunčani sat i poklopac (imamo džepni jedan, pa će izgledati kao kutija za cigarete). Iz lista šperploče izrezali smo pet pravokutnika veličine 100x120 mm.
Za radne dijelove izrežite kutove od 15 mm. sa svake strane, kao što se može vidjeti na detaljima korica:
Da bismo instalirali gnomon i kompas, izrezali smo rupe u cadranskim prazninama na stražnjoj strani i podlozi koja je slijedila. Gnomon produbljujemo tako da os njegove rotacije leži u ravnini kadrana, odrezujući jedan sloj šperploče (nešto je više od 1 mm.).
Lijepimo dijelove, zatim, kao u šali, pažljivo obradimo datoteku, a da budemo precizniji, krajnji dijelovi su zalijepljeni furnirom iz iste šperploče i obrađeni brusnim papirom. Šarke koje spajaju poklopac na tijelu izrađene su od bakrene žice i zalijepljene epoksidom.
Pa, onda se bavimo ukrašavanjem kako naš zanat ne bi izgledao kao obična kutija od šperploče, na poklopac lijepimo stilizirani crtež Sunca
A da bismo dobili stari izgled, proizvod ćemo obraditi sušilom za kosu. Kao rezultat, dobivamo upravo takvu igračku za odrasle.
Zaključak. Čini mi se da je takav poklon za tinejdžera mnogo zanimljiviji i korisniji od bilo kojeg novovjekovitog gadgeta kupljenog u trgovini (tim više što vas neće iznenaditi). Bar mozak to radi, ali ako se probudi znatiželja kako bi naučili više o znanostima, bit će upravo prekrasno.
Ali kako koristiti sat: