Bonjour à tous! J'attire votre attention sur un divertissement artisanat, fait de vos propres mains à partir de matériaux improvisés. D'une part, ce n'est qu'un jouet, un souvenir et, d'autre part, c'est une chose sérieuse, qui nécessite des connaissances et des compétences dans des domaines scientifiques tels que l'astronomie, la géographie, les mathématiques et la physique. Nous parlerons d'un ancien appareil pour déterminer l'heure - un cadran solaire, dont tout le monde a probablement entendu parler, certains l'ont même vu, quelqu'un aurait même pu le faire. Je pense qu'il n'est pas nécessaire de décrire en détail le principe de fonctionnement et la conception des horloges fixes, tout est décrit en détail sur Internet, je ne me concentrerai que sur quelques détails et fonctionnalités.
Pour construire cette conception, nous avons besoin de:
1. Contreplaqué 3 plis 4 mm
2. Compas avec une flèche sèche
3. Feuille de laiton de 1 mm d'épaisseur.
4. Fil de cuivre ø 0,8-1 mm.
La trousse d'outils est la suivante:
1. Scie à métaux
2. Couteau très tranchant
3. La scie sauteuse est ordinaire (pas électro)
4. Instrument de dessin (boussole, rapporteur, règle, etc.)
5. Ciseaux pour le métal
6. Fer à souder
7. Ensemble de fichiers
8. Sèche-cheveux de construction
9. Papier de verre de granulométrie variée
10. Si vous le souhaitez, l'appareil de gravure
D'après le titre de l'article, il devient déjà clair que cet appareil est mobile, c'est-à-dire portable, qui doit être orienté par rapport aux coordonnées de la Terre pour déterminer l'heure, à savoir: la ligne de midi de l'horloge doit coïncider avec la direction du méridien. Pour cela, une boussole a été installée dans la conception. Soit dit en passant, cette montre affichera correctement l'heure uniquement dans la zone dont les coordonnées ont été utilisées dans les calculs. La longitude du lieu détermine l'angle d'inclinaison du gnomon (aiguilles de l'horloge) et la division horaire du cadran (cadran), et la latitude est importante pour la correction de l'heure locale au fuseau horaire (heure civile).
Nos montres seront composées des éléments suivants:
1 boussole. Pour une orientation plus précise de la direction nord, la montre utilise une boussole à flèche ordinaire légèrement modifiée. Le raffinement consiste dans le fait que la carte de la boussole est collée directement sur la flèche, et pas seulement collée, mais avec la correction de la déclinaison magnétique (pour notre zone c'est 11 °, ce qui peut donner une erreur d'environ une heure)
Pour commencer, j'ai démonté la boussole en ses composants:
J'ai aimé le dessin de la carte que je viens de télécharger sur Internet, je l'ai imprimé au bon format sur du papier photo et je l'ai collé sur la flèche en tenant compte de la déclinaison magnétique, car il y avait déjà une graduation sur la carte
Avec l'équilibrage, j'ai dû bricoler en ponçant l'arrière.
Et une autre fonction d'une telle carte de boussole, en plus d'indiquer la direction vers le nord, fonctionne comme un niveau pour régler le plan d'horloge en position horizontale. Bien sûr, il serait préférable d'établir un niveau de bulle supplémentaire, mais à défaut, j'ai décidé que le réglage de l'horizontalité sur la carte serait suffisant pour un jouet souvenir, personne ne vérifierait les carillons dessus.
2 cadran (cadran) une montre horizontale diffère d'une montre équatoriale en ce que les angles entre les index des heures sont inégaux. Pour les cadrans solaires horizontaux, le marquage du cadre peut se faire de trois manières:
- Première voie le plus simple, mais pas précis, il suffit de régler l'horloge, de l'orienter strictement, puis de faire une marque sur le cadre toutes les heures et ainsi de marquer tout le cadran. Il vaut mieux le faire les jours où la correction de l'équation du temps est proche de zéro (voir "Analema"). Et ces heures seront affichées déjà compte tenu du temps civil, en tenant compte de la modification en longitude.
- Deuxième voie - marquage à l'aide de constructions géométriques, il a besoin d'un crayon, d'un rapporteur et d'une boussole.
Nous dessinons deux lignes mutuellement perpendiculaires et marquons le point A.
D'où on trace la ligne AC pour que l'angle du CAB soit égal à la latitude de notre zone.
À partir du point B, tracez une perpendiculaire à la ligne AC et notez le point D
Ensuite, à partir du point B, dessinez un cercle de rayon BD jusqu'à l'intersection avec la ligne AB et marquez le point O. Maintenant, en utilisant ce point comme centre, dessinez un cercle de rayon OB et divisez-le en secteurs de 15 °, en étendant chaque rayon jusqu'à la ligne BC. Les points d'intersection des rayons avec la ligne détermineront les marquages horaires de nos montres.
Reliant ces points au point A, nous obtenons la moitié du cadran, ou plutôt son quart, car les lignes horaires de 6 à 12 sont symétriques aux lignes de 12 à 18 par rapport à l'axe AB, et les marques de 18 à 6 heures (appelons-les nuit) sont symétriques au jour.
- Enfin, la troisième méthode est trigonométrique ou calculée. Nous déterminons les angles des lignes de temps par la formule: tan α = sin φ x tan t
Où α est l'angle d'horloge sur le cadre
φ- latitude du lieu
t- période de temps exprimée en degré (à partir du calcul de 1h-15 °)
Par exemple, pour mon cas, l'angle entre les lignes de 11 et 12 heures sera sin57 ° x tg15 ° = 0,8386x0,2679 = 0,2247, ce qui correspond à 12,6 °, c'est pourquoi, je le répète, la carte de la boussole est ajustée pour l'amplitude de la déclinaison magnétique ( 11 °).
Les lignes d'une demi-heure et d'un quart d'heure sont assez simples à distinguer en divisant la section des heures.
Ainsi, dans l'une des deux dernières façons, le cadran a été marqué par nous. Le balisage résultant nous montrera le temps moyen local, qui diffère du temps standard (civil) d'une quantité qui dépend de la longitude du site d'observation.
Comme vous le savez, le compte à rebours vient du méridien de Greenwich (GMT), puis après 15 ° les fuseaux horaires changent. Pour l'heure de Moscou (MSK), le fuseau horaire est GMT +3, mais cela est également relatif à l'heure solaire réelle, par exemple, la différence entre l'heure vraie et l'heure standard à Moscou est de 29 minutes 40 secondes. Cela signifie que lorsque les carillons sur la Place Rouge battent minuit, le vrai minuit à l'heure ensoleillée ne viendra que dans une demi-heure. Dans ma région, la différence est de 31 minutes, donc les divisions sont décalées d'une demi-heure. Voici à quoi cela ressemble sur le produit fini:
3 Gnomon (flèche), par définition, doit être pliable. La tâche consistait à résister à l'angle de latitude et à la verticalité du plan d'installation. Vous pouvez bien sûr simplement le poser sur le côté, mais dans ce cas, les dimensions étaient petites et le gnomon semblait se perdre dans le plan de l'horloge, il a donc été décidé de faire lever cette pièce. Dans ce cas, la longueur peut être augmentée dans les proportions requises, et la verticalité est maintenue dans des limites acceptables (le jeu du gnomon est à moins de 1 °), et l'angle de latitude est défini en meulant le talon du gnomon, qui ne change pas par la suite.
Les détails sont en laiton de 1 mm. Le choix du matériau est dû au fait qu'il doit être non magnétique, afin de ne pas tromper la boussole, et qu'il a bien succombé au brasage avec des soudures tendres.
4 analemme (Grec ανάλημμα, «base, fondation») est une courbe reliant une série de positions consécutives de l'étoile centrale d'un système planétaire (dans notre cas, le Soleil) au firmament d'une des planètes de ce système à la même période de l'année (Wikipedia).
En d'autres termes, cette courbe montre combien nos montres sont pressées ou en retard par rapport au temps moyen. Par exemple, en octobre, le soleil est à son zénith 16 minutes plus tôt, et en février 14 minutes après midi en moyenne annuelle. Ce phénomène est associé à l'ellipticité de l'orbite et à l'inclinaison de l'axe de la Terre. Nous n'entrerons pas dans les détails, il est important pour nous de savoir combien de minutes vous devez ajouter ou soustraire des lectures de nos cadrans solaires le jour afin de déterminer relativement précisément l'heure. Pour ce faire, nous allons placer ce beau gribouillis sur la surface intérieure du couvercle.
Maintenant, nous collectons tout ce qui précède ensemble.
Nous diviserons conditionnellement notre appareil en deux parties - le cadran solaire réel et le couvercle (nous en avons un de poche, ils ressembleront donc à un étui à cigarettes). À partir d'une feuille de contreplaqué, nous avons découpé cinq rectangles de 100 x 120 mm.
Pour les pièces, coupez les coins de 15 mm. de chaque côté, comme on peut le voir sur les détails de la couverture:
Pour installer le gnomon et la boussole, nous avons découpé des trous dans les ébauches de cadran à l'arrière et le substrat suivant. Nous approfondissons le Gnomon pour que l'axe de sa rotation se situe dans le plan du cadran, coupant une couche de contreplaqué (il est légèrement supérieur à 1 mm).
Nous collons les pièces, puis, comme dans une blague, traitons soigneusement avec une lime, et pour être plus précis, les pièces d'extrémité sont collées avec du placage du même contreplaqué et traitées avec du papier de verre. Les charnières reliant le couvercle au corps sont en fil de cuivre et collées à l'époxy.
Eh bien, nous nous engageons à décorer pour que notre métier ne ressemble pas à une simple boîte en contreplaqué, sur le couvercle, nous collons un dessin stylisé du Soleil
Et pour donner un aspect ancien, nous traiterons le produit avec un sèche-cheveux. En conséquence, nous obtenons un tel jouet pour adultes.
Conclusion Il me semble qu'un tel cadeau pour un adolescent est beaucoup plus intéressant et utile que n'importe quel gadget à la mode acheté dans un magasin (d'autant plus que vous ne serez pas surpris). Au moins, cette chose fait fonctionner le cerveau, mais si la curiosité se réveille pour en savoir plus sur les sciences, ce sera tout simplement merveilleux.
Mais comment utiliser la montre: