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LABORATORIO SCIENTIFICO PER BAMBINI
Periscopio per una visibilità a XNUMX gradi. Laboratorio di scienze per bambini
Elenco / Laboratorio di scienze per bambini Prima di iniziare a costruire un periscopio “onniveggente”, ricordiamo la struttura di un periscopio convenzionale usando l'esempio del suo modello elementare (Fig. 1).
A proposito, notiamo che un vero periscopio utilizzato nell'equipaggiamento militare è, ovviamente, molto complicato. Contiene prismi a specchio, un oculare e un sistema di lenti. Inoltre, tutto questo è in quantità doppia, per ciascun occhio. Tuttavia, anche un periscopio dal design più semplice consentirà osservazioni interessanti. Per realizzarlo avrete bisogno di due specchi rettangolari identici, ad esempio specchietti tascabili di un negozio di merceria, che misurano circa 30x40 mm. Il corpo del periscopio è in cartone. La sezione interna del tubo e dei gomiti è di 30x30 mm. Lunghezza del tubo - 250...500 mm (una lunghezza eccessiva non solo renderà la struttura più pesante, ma restringerà anche il campo visivo), gomiti - 70...80 mm. Dopo aver incollato il modello del tubo, rinforzare la sua giunzione con una striscia incollata di carta spessa (ad esempio carta Whatman). Dal lato dei gomiti, nel tubo vengono ritagliate due finestre di 30x30 mm, in cui gli specchi sono fissati con colla vinilica, fissandoli con quattro fiammiferi (due in alto e due in basso), ripuliti dallo zolfo. Installare gli specchi con un angolo di 45 gradi (lo spazio libero della finestra superiore dovrebbe essere visibile nella finestra di visualizzazione). All'altezza delle ginocchia è realizzata anche una finestra di 30x30 mm. Tuttavia, una parte del materiale tagliato, una striscia larga 1 cm, non viene rimossa, ma viene utilizzata per fissare il gomito al tubo. Per eliminare i riflessi parassiti (esposizione alla luce), la superficie interna del tubo e dei gomiti viene annerita, ad esempio, con inchiostro, e poi rivestita con vernice nitro incolore della marca NTs. Si consiglia di coprire l'esterno del periscopio con qualsiasi vernice, preferibilmente vernice nitro brillante. Ciò gli conferirà eleganza, nonché robustezza e resistenza all'umidità.
Consideriamo ora il design di un periscopio “a tutto tondo”, il cui diagramma è mostrato nella Figura 2. Nella parte inferiore, come nel periscopio più semplice, è installato uno specchio. Ma nella parte superiore non c'è più uno specchio, ma una piramide a specchio, che ricorda quella egiziana rovesciata. È fissato su una lamiera quadrata tagliata di compensato o di truciolare e sospeso su quattro supporti costituiti da un tubo di acciaio di diametro 5...6 mm con le estremità appiattite con un martello. Sono necessari supporti sottili per non oscurare eccessivamente l'immagine visibile nello specchio inferiore. In caso contrario, la visibilità a XNUMX° si deteriorerà a causa delle cosiddette “zone morte” che sono chiuse all’osservazione. La piramide dovrebbe essere sollevata abbastanza in alto sopra il bordo superiore del tubo. Ciò rende possibile, se necessario, vedere attraverso il foro di osservazione l'intera faccia speculare della piramide, guardandola leggermente di lato.
Cosa vedremo in un simile periscopio? Si scopre che l'immagine verrà “spezzata” in quattro quarti, più precisamente, quadranti (Fig. 3). Quello di sinistra mostrerà la vista da sinistra, quello in alto mostrerà la vista frontale, quello di destra mostrerà la vista da destra e quello in basso mostrerà la vista posteriore. Le immagini di un uomo stilizzato mostrano come verrà trasformato l'ambiente in questo curioso periscopio. Dopo aver attraversato il sistema di specchi, i riflessi delle parti inferiori degli oggetti osservati appariranno al centro dell'immagine risultante e quelli superiori lungo il suo perimetro.
Come ritagliare gli specchi della piramide per comporla correttamente? Dato che sono tutti uguali, vediamone uno. È un triangolo isoscele ABC (Fig. 4). Quando il periscopio è posizionato verticalmente, gli specchi (le facce della piramide) dovrebbero essere inclinati di un angolo di 45 gradi rispetto all'orizzonte. I calcoli matematici mostrano che il rapporto tra i lati del triangolo ABC sarà il seguente: AB=BV=0,5ABv3=0,866AB. Per riferimento: l'altezza del BG può essere trovata dal rapporto AG=0,5ABv2=0,7071AB. Gli angoli A e B sono 54,736 gradi e l'angolo B è 70,528 gradi. Naturalmente, in pratica tale precisione non è necessaria, quindi prenderemo rispettivamente 55 e 70 gradi. Puoi anche creare una piramide da triangoli equilateri. Come sapete, hanno tutti gli angoli pari a 60 gradi, il che semplifica enormemente la marcatura e il taglio dello specchio (con un diamante o un tagliavetro), nonché l'assemblaggio della piramide. Ma in questo caso, il periscopio di Andrei “guarderà” non rigorosamente in orizzontale, ma leggermente verso il basso (con un angolo di circa 10 gradi rispetto all'orizzonte). Tuttavia, questo non ha molta importanza, soprattutto se lo spazio visualizzato ha una portata limitata.
Pertanto, il periscopio di Andrei, come il galletto d'oro di Pushkin, "guarda" le quattro direzioni cardinali: nord, est, sud e ovest. Ma cosa succede se ad esse aggiungiamo anche le direzioni intermedie: nord-ovest, nord-est, sud-est e sud-ovest? È chiaro che quindi il panorama dell'area sarà presentato più chiaramente - sotto forma di otto settori (Fig. 5). Le proporzioni di questi triangoli sono le seguenti: AB=BV=1,78AB,-BG=1,71AB. L'angolo B è di 33 gradi e gli angoli A e B sono di 73,5 gradi ciascuno. In questo caso, non è necessario eseguire le curve superiori del periscopio. Tubo verticale di sezione ottagonale o rotonda. Anche il foglio superiore a cui è attaccata la piramide dello specchio è ottagonale o rotondo. Per collegarlo al tubo avrai bisogno di quattro o otto rack.
La forma dello specchio inferiore per un tubo ottagonale è mostrata nella Figura 6. La marcatura inizia selezionando la dimensione X, che corrisponde alla larghezza del bordo interno del tubo. Se è rotondo, lo specchio è ritagliato a forma di ellisse. I suoi parametri geometrici si ricavano dalle seguenti relazioni approssimative: l'asse maggiore è 1,5d, l'asse minore è d, la distanza interfocale è 1,8d, dove d è il diametro interno del tubo e del gomito. Come costruire un'ellisse può essere trovato nel libro di consultazione sulla matematica superiore. Innanzitutto, costruiscono un'ellisse su cartone duro, la ritagliano e si assicurano che si adatti bene al tubo: si adatta liberamente all'angolazione desiderata. Quindi questo modello viene applicato sulla superficie dello specchio e delineato con una matita Polytsvet, un glassgrapher o una penna a sfera. Ritagliate l'ovale con comuni forbici, ma sempre affilate, immergendo queste, lo specchio e le mani in un secchio d'acqua e prendendo le dovute precauzioni. Il vetro, compreso quello per specchi, di solito può essere tagliato in acqua senza problemi. Se alla fine i bordi dell'ellisse risultano troppo irregolari, vengono lucidati (soprattutto per evitare crepe) con una pietra per affilare o per affilare. L'estremità e il bordo della parte posteriore del pezzo risultante sono rivestiti con vernice in modo che il substrato dello specchio non si stacchi. Si consiglia di posizionare gli specchi piramidali su una base di compensato o faesite, che viene battuta con piccoli chiodini o unita con colla da falegname, caseina e simili su un telaio di assi di legno e fissata al foglio superiore. Per installare gli specchi, utilizzare la stessa colla o le marche 88N, 88NP, BF-2 o, meglio ancora, "Moment". Autori: A. Virshiev, V. Vladimirov
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