Hallo allerseits! Ich mache Sie auf eine unterhaltsame aufmerksam Handwerk, mit eigenen Händen aus improvisierten Materialien hergestellt. Einerseits ist es nur ein Spielzeug, ein Souvenir, und andererseits ist es eine ernste Sache, die einige Kenntnisse und Fähigkeiten in Bereichen der Wissenschaft wie Astronomie, Geographie, Mathematik und Physik erfordert. Wir werden über ein altes Gerät zur Bestimmung der Zeit sprechen - eine Sonnenuhr, von der wahrscheinlich jeder gehört hat, manche sogar gesehen haben, jemand möglicherweise sogar. Ich denke, es ist nicht nötig, das Funktionsprinzip und das Design stationärer Uhren im Detail zu beschreiben. Alles wird im Internet ausführlich beschrieben. Ich werde mich nur auf einige Details und Funktionen konzentrieren.
Um dieses Design zu erstellen, benötigen wir:
1. Sperrholz 3-lagig 4 mm
2. Kompass mit einem trockenen Pfeil
3. Messingblech 1 mm dick.
4. Kupferdraht ø 0,8-1 mm.
Das Toolkit lautet wie folgt:
1. Bügelsäge
2. Sehr scharfes Messer
3. Das Puzzle ist normal (nicht Elektro)
4. Zeicheninstrument (Kompass, Winkelmesser, Lineal usw.)
5. Schere für Metall
6. Lötkolben
7. Satz von Dateien
8. Bau Fön
9. Schleifpapier verschiedener Korngrößen
10. Falls gewünscht, die Vorrichtung zum Brennen
Aus dem Titel des Artikels wird bereits deutlich, dass dieses Gerät mobil, dh tragbar ist und relativ zu den Erdkoordinaten ausgerichtet sein muss, um die Zeit zu bestimmen, nämlich: Die Mittagslinie der Uhr sollte mit der Richtung des Meridians übereinstimmen. Hierzu wurde ein Kompass in das Design eingebaut. Diese Uhr zeigt übrigens die Zeit nur in dem Bereich korrekt an, dessen Koordinaten für die Berechnungen verwendet wurden. Die Länge des Ortes bestimmt den Neigungswinkel des Gnomons (Uhrzeiger) und die Zeitteilung des Cadrans (Zifferblatt), und der Breitengrad ist wichtig für die Korrektur der Ortszeit zur Zeitzone (Zivilzeit).
Unsere Uhren bestehen aus folgenden Elementen:
1 Kompass. Für eine genauere Ausrichtung der Nordrichtung verwendet die Uhr einen leicht modifizierten gewöhnlichen Pfeilkompass. Die Verfeinerung besteht darin, dass die Kompasskarte direkt auf den Pfeil geklebt wird und nicht nur, sondern mit der Korrektur der magnetischen Deklination (für unseren Bereich sind dies 11 °, was einen Fehler von etwa einer Stunde ergeben kann).
Zu Beginn habe ich den Kompass in seine Bestandteile zerlegt:
Ich mochte die Zeichnung der Karte, die gerade aus dem Internet heruntergeladen, in der richtigen Größe auf Fotopapier gedruckt und unter Berücksichtigung der magnetischen Deklination auf den Pfeil geklebt wurde, da die Karte bereits eine Graduierung aufwies
Beim Balancieren musste ich die Rückseite schleifen.
Eine weitere Funktion einer solchen Kompasskarte dient neben der Anzeige der Richtung nach Norden als Ebene zum Einstellen der Uhrenebene in eine horizontale Position. Natürlich wäre es besser, eine zusätzliche Wasserwaage einzurichten, aber mangels dieser entschied ich, dass das Einstellen der Horizontalität auf der Karte für ein Souvenirspielzeug ausreichen würde, niemand würde das Glockenspiel auf ihnen überprüfen.
2 Cadran (Zifferblatt) Eine horizontale Uhr unterscheidet sich von einer äquatorialen darin, dass die Winkel zwischen den Stundenmarkierungen ungleichmäßig sind. Bei horizontalen Sonnenuhren kann der Rahmen auf drei Arten markiert werden:
- Erster Weg Am einfachsten, aber nicht genau, müssen Sie nur die Uhr einstellen, sie streng ausrichten und dann jede Stunde eine Markierung auf dem Rahmen vornehmen und so das gesamte Zifferblatt markieren. Es ist besser, dies an Tagen zu tun, an denen die Korrektur der Zeitgleichung nahe Null ist (siehe "Analema"). Und solche Stunden werden bereits unter Berücksichtigung der Längenänderung angezeigt.
- Zweiter Weg - Markierung mit geometrischen Konstruktionen, benötigt einen Bleistift, einen Winkelmesser und einen Kompass.
Wir zeichnen zwei zueinander senkrechte Linien und markieren Punkt A.
Von wo aus wir die Wechselstromlinie ziehen, so dass der Winkel des CAB gleich dem Breitengrad unseres Gebiets ist.
Zeichnen Sie von Punkt B aus eine Senkrechte zur Linie AC und bezeichnen Sie sie mit Punkt D.
Zeichnen Sie als nächstes von Punkt B einen Kreis mit dem Radius BD bis zum Schnittpunkt mit der Linie AB und markieren Sie Punkt O. Zeichnen Sie nun mit diesem Punkt als Mittelpunkt einen Kreis mit dem Radius OB und teilen Sie ihn in Sektoren von 15 °, wobei Sie jeden Strahl bis zur BC-Linie verlängern. Die Schnittpunkte der Strahlen mit der Linie bestimmen die Stundenmarkierungen unserer Uhren.
Wenn wir diese Punkte mit Punkt A verbinden, erhalten wir die Hälfte des Zifferblatts bzw. dessen Viertel, da die Stundenlinien von 6 bis 12 symmetrisch zu den Linien von 12 bis 18 relativ zur Achse AB sind und die Markierungen von 18 bis 6 Stunden (nennen wir sie Nacht) symmetrisch zur Tageszeit sind.
- Nun, schließlich ist die dritte Methode trigonometrisch oder berechnet. Wir bestimmen die Winkel der Zeitlinien durch die Formel: tan α = sin φ x tan t
Wobei α der Taktwinkel auf dem Rahmen ist
φ-Breite des Ortes
t-Zeitraum ausgedrückt in Gradmaß (aus der Berechnung von 1h-15 °)
In meinem Fall beträgt der Winkel zwischen den Linien von 11 und 12 Stunden beispielsweise sin57 ° x tg15 ° = 0,8386x0,2679 = 0,2247, was 12,6 ° entspricht, weshalb die Kompasskarte, wie ich noch einmal wiederhole, an die Größe der magnetischen Deklination angepasst wird ( 11 °).
Halbstunden- und Viertelstundenzeilen lassen sich ganz einfach durch Teilen des Stundenabschnitts markieren.
Auf eine der beiden letzten Arten wurde der Cadran von uns markiert. Das resultierende Markup zeigt uns die lokale Durchschnittszeit, die sich von der Standardzeit (zivil) um einen Betrag unterscheidet, der von der Länge des Beobachtungsortes abhängt.
Wie Sie wissen, kommt der Countdown vom Greenwich Meridian (GMT), und nach 15 ° ändern sich die Zeitzonen. Für die Moskauer Zeit (MSK) beträgt die Zeitzone GMT +3, dies ist jedoch auch relativ zur tatsächlichen Sonnenzeit. Beispielsweise beträgt die Differenz zwischen der tatsächlichen und der Standardzeit in Moskau 29 Minuten und 40 Sekunden. Dies bedeutet, dass wenn das Glockenspiel auf dem Roten Platz Mitternacht schlägt, die wahre Mitternacht in der sonnigen Zeit erst in einer halben Stunde kommt. In meiner Region beträgt die Differenz 31 Minuten, sodass sich die Abteilungen um eine halbe Stunde verschieben. So sieht es auf dem fertigen Produkt aus:
3 Gnomon (Pfeil) muss per Definition falten. Die Aufgabe bestand darin, dem Breitengradwinkel und der Vertikalität der Installationsebene standzuhalten. Sie können es natürlich einfach auf die Seite legen, aber in diesem Fall waren die Abmessungen klein und der Gnomon schien auf der Ebene der Uhr verloren zu gehen. Daher wurde beschlossen, dieses Teil anzuheben. In diesem Fall kann sowohl die Länge auf die gewünschten Proportionen erhöht werden, als auch die Vertikalität innerhalb akzeptabler Grenzen gehalten werden (das Spiel des Gnomons liegt innerhalb von 1 °), und der Breitengrad des Ortes wird durch Schleifen der Ferse des Gnomons eingestellt, die sich anschließend nicht ändert.
Details sind aus 1mm Messing gefertigt. Die Wahl des Materials beruht auf der Tatsache, dass es nicht magnetisch sein muss, um den Kompass nicht zu täuschen, und dem Löten mit weichen Loten gut erlegen ist.
4 Analemma (Griechisch ανάλημμα, „Basis, Fundament“) ist eine Kurve, die eine Reihe aufeinanderfolgender Positionen des Zentralsterns eines Planetensystems (in unserem Fall der Sonne) am Firmament eines der Planeten dieses Systems zur gleichen Zeit während des Jahres verbindet (Wikipedia).
Mit anderen Worten, diese Kurve zeigt, wie sehr unsere Uhren im Vergleich zur Durchschnittszeit in Eile oder im Rückstand sind. Zum Beispiel ist die Sonne im Oktober 16 Minuten früher auf ihrem Höhepunkt und im Februar 14 Minuten nach Mittag im Durchschnitt der Jahreszeit. Dieses Phänomen ist mit der Elliptizität der Umlaufbahn und der Neigung der Erdachse verbunden. Wir werden nicht auf Details eingehen. Es ist wichtig, dass wir wissen, wie viele Minuten an welchem Tag Sie die Messwerte unserer Sonnenuhren addieren oder subtrahieren müssen, um die Zeit relativ genau zu bestimmen. Dazu platzieren wir diesen schönen Kringel auf der Innenfläche des Deckels.
Jetzt sammeln wir alle oben genannten zusammen.
Wir werden unser Gerät bedingt in zwei Teile teilen - die eigentliche Sonnenuhr und den Deckel (wir haben eine Tasche, damit sie wie eine Zigarettenschachtel aussehen). Aus einer Sperrholzplatte schneiden wir fünf Rechtecke mit einer Größe von 100 x 120 mm.
Schneiden Sie für Werkstücke Ecken von 15 mm. auf jeder Seite, wie auf den Details des Covers zu sehen ist:
Um den Gnomon und den Kompass zu installieren, schneiden wir Löcher in die Cadran-Rohlinge auf der Rückseite und das darauf folgende Substrat. Wir vertiefen den Gnomon so, dass die Rotationsachse in der Ebene des Cadrans liegt und eine Schicht Sperrholz abschneidet (etwas mehr als 1 mm).
Wir kleben die Teile und verarbeiten sie dann wie in einem Scherz sorgfältig mit einer Feile. Genauer gesagt werden die Endteile mit Furnier aus demselben Sperrholz verklebt und mit Sandpapier verarbeitet. Die Scharniere, die die Abdeckung mit dem Gehäuse verbinden, bestehen aus Kupferdraht und sind mit Epoxidharz verklebt.
Nun, dann dekorieren wir, damit unser Handwerk nicht wie eine einfache Sperrholzkiste aussieht. Auf den Deckel kleben wir eine stilisierte Zeichnung der Sonne
Und um ein altes Aussehen zu verleihen, werden wir das Produkt mit einem Haartrockner verarbeiten. Als Ergebnis bekommen wir so ein Spielzeug für Erwachsene.
Fazit Es scheint mir, dass ein solches Geschenk für einen Teenager viel interessanter und nützlicher ist als jedes neuartige Gerät, das in einem Geschäft gekauft wurde (umso mehr, als Sie nicht überrascht sein werden). Zumindest bringt dieses Ding das Gehirn zum Arbeiten, aber wenn die Neugier erwacht, um mehr in den Wissenschaften zu lernen, wird es einfach wunderbar sein.
Aber wie man die Uhr benutzt: