Как сделать солнечные часы своими руками для детей
Солнечные часы своими руками. Мастер-класс
Здравствуйте, дорогие читатели КАРТОНКИНО.ru! Весна... Где-то она уже в самом разгаре, где-то её прихода пока только ждут, через месяцок-другой, но солнце везде светит ярче и дольше. И у нас есть прекрасная возможность пустить солнечный свет в дело, смастерив солнечные часы своими руками. Разумеется, они не заменят традиционные — механические и электронные — часы, но самоделка эта — очень занимательная, а для представителей подрастающего поколения — ещё и познавательная, ведь модель солнечных часов, которую мы будем делать, — самая что ни на есть действующая, а её изготовление потребует определённых знаний в области астрономии и тригонометрии.
Существует немало разновидностей этого древнейшего прибора для измерения времени. Но среди всего многообразия солнечных часов, когда-либо использовавшихся, в качестве основных или классических выделяют следующие типы:
— экваториальные (у таких солнечных часов плоскость кадрана (циферблата) параллельна экватору, а гномон (та часть, которая отбрасывает тень), обычно представляющий собой металлический стержень, параллелен земной оси);
Экваториальные солнечные часы на берегу Темзы (Лондон, Англия)
— горизонтальные (плоскость кадрана параллельна плоскости горизонта, а гномон имеет форму треугольника, одна из сторон которого наклонена к плоскости кадрана на угол, равный географической широте места установки часов);
Горизонтальные солнечные часы (Лимассол, Кипр)
— вертикальные (как следует из названия, циферблат таких часов размещается в вертикальной плоскости, обычно на стенах зданий).
Настенные солнечные часы (Собор Или, Англия)
Мы с вами будем делать солнечные часы экваториального типа, как самые простые в изготовлении. Благодаря тому, что циферблат устанавливается параллельно экватору, а солнце движется по небесной сфере практически равномерно, тень от гномона за каждый час будет смещаться на угол, равный 15°. Поэтому часовые деления на циферблат наносятся также, как и в обычных часах, только отметок нужно не 12, а 24. Понятно, что верхняя часть циферблата вряд ли пригодится, разве только жителям заполярья, когда наступит полярный день, и солнце будет светить круглосуточно.
Чертить циферблат самостоятельно необходимости нет, можете воспользоваться готовыми шаблонами — круглым или квадратным (какой больше по душе):
Наша задача сводится к тому, чтобы правильно сориентировать в пространстве солнечные часы. Угол наклона циферблата относительно горизонтальной плоскости определяется так:
α=90°-φ,
где φ — географическая широта. Узнать широту своего места жительства можно по карте или в Википедии.
А зная необходимые углы, очень просто сделать для наших солнечных часов наклонную подставку из картона или бумаги и потом наклеить на неё распечатанный на принтере циферблат либо подготовить в графическом редакторе развертку корпуса часов с нанесённым изображением циферблата.
Давайте посмотрим, как рассчитать размеры корпуса солнечных часов.
Размеры шаблона циферблата нам известны. Боковая сторона корпуса представляет собой прямоугольный треугольник. Таким образом, нам известны длина гипотенузы С и углы треугольника, а длины катетов A и B рассчитываются по тригонометрическим формулам:
A=C×sinα
B=C×cosα
Остаётся только начертить развёртку по полученным размерам, можно даже без боковых стенок.
Я сделала корпус с открывающейся задней крышкой (ниже объясню, для чего):
Что ни делай, всё равно коробочка получается
Ну вот, теперь в центре циферблата нужно установить гномон. Для этого можно использовать любой подходящий по размеру стержень (например, пластиковую трубочку от пакетика с соком). А можно также сделать его из картона или бумаги:
— вырезаем прямоугольную полоску шириной 60 мм (длину определяем эмпирически, на глаз, так, чтобы при сворачивании получилась плотная трубочка диаметром около 5-6 мм с небольшим отверстием);
— наклеиваем на 1 край двусторонний скотч и сворачиваем трубочку;
— вырезаем ещё одну прямоугольную полоску шириной 15-20 мм и также сворачиваем ее в трубочку диаметром, совпадающим с диаметром отверстия первой трубочки;
— отрезаем часть первой трубочки на расстоянии 10 мм от края (это будет что-то вроде гайки)
и соединяем детали;
— закрепляем гномон на циферблате, фиксируя его с обратной стороны «гайкой» (тут-то и пригодилась открывающаяся крышка).
Солнечные часы готовы. Теперь, чтобы они работали правильно, нужно поставить их на освещённом солнцем месте (на подоконнике, на балконе и т.д.) так, чтобы гномон «смотрел» на север (направление определяем по компасу).
Конечно, ждать точного совпадения показаний таких солнечных часов с показаниями обычных часов не стоит. Во-первых, солнечные часы, показывающие истинное солнечное время, не учитывают поясное время в конкретной местности. Во вторых, не стоит забывать, что магнитный и географический полюса Земли имеют расхождение, и то, что часы мы ориентировали по магнитному полюсу, также внесёт некоторую погрешность.
И наконец, главный момент, с которым также придётся считаться, — экваториальные часы работают только в период между днями весеннего и осеннего равноденствия. Всё остальное время время верхняя поверхность кадрана будет находиться в тени. Но день весеннего равноденствия в северном полушарии уже скоро, так что ждать остаётся недолго. Времени как раз хватит, чтобы сделать солнечные часы своими руками и настроить их на работу.
Успешных вам экспериментов!
Понравилась статья? Впереди ещё много интересного — подписывайтесь на обновления и получайте анонсы прямо себе на почту!
Кстати, уже готов новый мастер-класс по изготовлению солнечных часов. На этот раз речь идёт о модели карманных часов горизонтального типа.
До новых встреч в КАРТОНКИНО!
Карманные солнечные часы — игрушка из картона для самых любознательных
Пару лет назад на нашем сайте уже публиковался мастер-класс по изготовлению солнечных часов из бумаги. Это была простенькая, но вполне действующая модель, которая прекрасно подходит для познавательных занятий с детьми дома или в школе. Впоследствии у нас с мужем появилась идея сделать компактные складные солнечные часы, которые запросто можно было бы переносить в кармане, и которые выглядели бы на манер тех образцов, что продаются в сувенирных магазинах за несколько тысяч рублей:). Воплотить такую идею в бумаге в принципе возможно, но конструкция получилась бы довольно сложной и ненадёжной. В итоге снова выручил наш любимый гофрокартон. Что у нас получилось, вы можете видеть на фото ниже. И теперь мы готовы представить принципиально новый мастер-класс о том, как сделать солнечные часы своими руками.
Горизонтальные солнечные часы: особенности конструкции
Как вы знаете (а если не знаете, почитайте предыдущий МК), солнечные часы бывают разных типов. Предыдущая наша модель относилась к экваториальному типу — в таких часах циферблат (кадран) располагается параллельно экватору, а гномон (т.е. указатель) — параллельно земной оси.
На практике это означает, что плоскость циферблата наклонена к горизонтальной плоскости под углом, зависящим от географической широты. При этом гномон находится в центре перпендикулярно кадрану.
Такие часы хороши в качестве стационарных. А вот в качестве переносной модели целесообразно использовать солнечные часы горизонтального типа. Особенность их в том, что плоскость циферблата, как следует из названия, расположена горизонтально, гномон же находится под наклоном к горизонтали под углом, равным географической широте той местности, для которой предназначены часы.
Кроме того, в отличие от экваториальных моделей у часов горизонтального типа часовые деления наносятся неравномерно, и их расположение также зависит от географической широты.
То есть перед каждым создателем горизонтальных солнечных часов стоит две задачи: закрепить гномон под нужным углом и сделать правильную шкалу времени.
Если первая решается довольно просто, то решение второй задачи не так очевидно. Но здесь есть, как минимум, 3 пути:
1) определить часовые отметки опытным путем, то есть сделать солнечные часы и в течение дня ежечасно отмечать положения тени от гномона, сверяясь по обычным часам, — вариант интересный, но долгий;
2) определить положения часовых отметок для нужной широты посредством геометрических построений — способ несложный, но требующий хотя бы базовых теоретических знаний (останавливаться на нём не будем, при желании соответствующие разъяснения в Интернете легко можно найти);
3) рассчитать положение часовых меток по формуле:
α=arctan (sin (φ)×tan (t)) ,
где
t — часовой угол Солнца (для целых часов истинного солнечного времени t=... -30°, -15°, 0°, 15°, 30°, ...),
φ — географическая широта,
α — угол между часовой меткой и полуденной линией (осью часов).
К примеру, вот так может выглядеть разметка циферблата горизонтальных солнечных часов:
Но есть и ещё одно решение, подготовленное специально для нашего случая. О нём речь пойдёт ниже.
А сейчас мне не терпится поделиться, как же всё-таки сделать солнечные часы из картона. :)
Карманные солнечные часы: порядок изготовления
Способ, которым мы с вами воспользуемся для создания нашей игрушки, — восхитителен своей простотой. Гофрокартон сам по себе достаточно плотный и объёмный материал. И благодаря этому, можно создавать объёмные формы без всяких развёрток, просто склеивая картон слоями. Изделие в результате получается прочным, компактным и эстетичным.
Для изготовления карманных солнечных часов нам потребуются:
— немного гофрокартона толщиной 3 мм;
— белая офисная бумага;
— линейка и канцелярский нож;
— инструмент для биговки (о том, что именно можно использовать для этой операции с гофрокартоном, я подробно рассказывала в МК по изготовлению сейфа из картона);
— клей «Момент», двусторонний скотч.
Плюс к этому понадобятся шаблоны для вырезания деталей:
Солнечные часы из картона
А здесь второй вариант шаблонов (с арабскими цифрами на циферблате):
Солнечные часы (вариант 2)
Ниже на фото вы можете видеть полный комплект деталей, которые необходимо вырезать.
Обратите внимание: по шаблону №1 необходимо вырезать 2 детали — одну с прорезью, другую без.
Ещё один важный момент: шаблоны на картоне следует располагать длинными сторонами вдоль волн гофры. В этом случае линии сгиба будут проходить поперёк волн, а это самое удобное положение.
После того, как заготовки вырезаны, деталь №2 необходимо пробиговать и согнуть.
Затем приступаем к сборке корпуса солнечных часов. Сначала приклеиваем обе детали, вырезанные по шаблону №1, к той части детали №2, что относится к основанию, - сверху и снизу.
Вот теперь мы подошли к тому этапу, на котором наша картонная заготовка обретёт облик настоящих солнечных часов.
Помогут в этом специальные наклейки, которые включены в набор шаблонов. Там же есть 6 вариантов циферблатов с разметкой для следующих географических широт северного полушария: 45º, 50º, 55º, 60º, 65º и 70º.
В паре с каждым из них идёт шаблон соответствующего гномона.
Таким образом, у нас получаются практически универсальные солнечные часы (по крайней мере, для российских широт). Достаточно выбрать циферблат и гномон ближайшей географической широты, и солнечными часами вполне можно пользоваться.
Та погрешность, которая будет иметь место, делу не помеха. Не стоит забывать, что сам этот прибор всё же служит не для определения точного местного времени — для этого есть другие, более привычные возможности. Он показывает солнечное время и не учитывает поясное, а также летнее время.
Но в качестве игрушки, а также наглядного пособия для изучения некоторых астрономических явлений и процессов, эти портативные солнечные часы подходят замечательно.
Итак, распечатываем наклейки на обычной офисной бумаге, вырезаем и приклеиваем их с помощью двустороннего скотча, как показано на фото.
Затем приклеиваем деталь №3 к детали №2 (к крышке), а также склеиваем друг с другом детали №4 и №5.
Вырез у детали №4 предусмотрен для того, чтобы в открытом состоянии крышка не перевешивала основание.
Закрываем часы и приклеиваем верхнюю часть крышки.
Если часы получатся недостаточно сбалансированными, и крышка все равно будет слегка перевешивать, снизу к основанию можно подклеить ещё один слой по шаблону №1. И проблема будет решена.
Вот, собственно, и всё. Карманные солнечные часы готовы. Устанавливаем гномон в прорезь, направляем полуденную линию на север и смотрим. Они работают!:)
После того, как время определили, гномон укладываем в вырез на крышке.
Закрываем солнечные часы на замочек и прячем в карман.
Теперь на вопрос: «Который час?», — у вас будет достойный ответ. :)
Ну, а если серьёзно, пользоваться такими часами детям, уверена, будет очень интересно. А ещё интереснее будет изготовить их своими руками. В том, что сделать солнечные часы, совсем не сложно, вы сейчас могли убедиться.
Приятного вам совместного творчества!
Да, и не забудьте подписаться на обновления сайта, чтобы своевременно узнавать о новых интересных поделках из гофрокартона.
И до новых встреч в КАРТОНКИНО!
Ваша Инна Пышкина.
Солнечные часы своими руками — мастер-класс
Содержание:
Если вы — фанат удивительных вещей, знаете как вырастить кристалл из соли, дать вторую жизнь старым вещам и создавать всевозможные поделки, — попробуйте смастерить солнечные часы своими руками, придайте им индивидуальный дизайн и установите в нужном направлении. Теперь можете смело хвастаться перед друзьями – такой вещицы точно ни у кого нет!
Солнечные часы стали одним из первых приборов по вычислению времени, когда человек научился ориентироваться по тени предметов в солнечный день. Конструирование такого хронометра требует определенных астрономических и физических познаний. Попробуйте создать солнечные часы своими руками вместе с дочкой или сыном — процесс покажется вам не только увлекательным, но и познавательным для ваших детей.
Виды часов
Существует несколько разновидностей солнечных часов. Все они состоят из 2 основных деталей: кадрана, или циферблата, и гномона — стрелки. Различие в часах появляется при разном угле установки кадрана.
Ознакомившись с классификацией, вы поймете, что не все виды можно смастерить своими руками.
Экваториальные часы
Свое название эти часы получили благодаря линиям установки деталей. Как правило, кадран ставят под углом той широты, в которой находится прибор. При этом получается, что плоскость кадрана параллельна земному экватору, а линия гномона параллельна земной оси.
Минусы этого типа часов в том, что они показывают правильное время только в определенные сезоны. В северном полушарии это — период с весеннего по осеннее равноденствие, в южном — наоборот.
Горизонтальные часы
Этот тип устанавливается параллельно плоской линии горизонта таким образом, чтобы при пересечении линий циферблата и гномона получалась линия, параллельная полуденной.
В данном случае гномон устанавливают также, как и на экваториальных часах — под углом, равным географической широте места расположения.
Вертикальные часы
Такие солнечные часы тяжелее смастерить своими руками, чем первые 2 вида. Во время установки вертикального определителя времени гномон располагается параллельно горизонту строго в направлении на географический юг для северного полушария.
Часовые деления можно размещать на кадране симметрично только в том случае, если при такой позиции гномон будет строго перпендикулярен циферблату.
Существуют и менее известные разновидности солнечных часов: полярные, конусовидные, цилиндрические и шаровые. Из-за внешнего вида они имеют чаще декоративное значение, чем практическое, и используются для украшения места, в котором были установлены. К примеру, шаровыми хронометрами часто дополняют дизайн детских спален — у них нет острых углов, а потому приборы безопасны для детей.
Солнечные часы: мастер-класс
Попробуйте смастерить солнечные часы своими руками вместе со своим ребенком. Это занятие поможет вам детально объяснить малышу, как узнать время по таким часам, почему они так устроены и чем один вид отличается от другого.
Экваториальные часы
Первым делом попробуйте сконструировать своими руками экваториальные солнечные часы — самые простые в исполнении.
Вам не нужно рассчитывать количество часовых делений на циферблате и градусную меру каждого из них — в Интернете можно найти множество шаблонов для кадрана.
- Перед началом чертежа макета рассчитайте длину сторон. На изображении вы видите угол α, который рассчитывается по такой формуле: 90 градусов минус градусная мера географической широты, в которой вы находитесь. Соответственно, противоположный угол будет равен: 90 градусов минус величина угла α.
- Выберите произвольную величину для стороны С — такой длины будут стороны вашего циферблата.
- Боковая сторона этого макета представлена в виде прямоугольного треугольника. Поэтому, зная гипотенузу (сторона С) и все углы треугольника, мы можем вычислить оставшиеся стороны при помощи следующих формул: сторона А равна стороне С, умноженной на синус угла α, а сторона В — стороне С, умноженной на косинус угла α.
По полученным данным своими руками начертите макет прибора на листе необходимого размера, вырежьте и склейте. Гномоном в данном случае может послужить любая палочка необходимого диаметра. Просто проделайте отверстие в необходимом месте и установите гномон перпендикулярно циферблату.
Установите солнечные часы на подоконник так, чтобы гномон направлялся точно на север. Направление вы можете рассчитать при помощи компаса.
Горизонтальные часы
Горизонтальные солнечные часы создать своими руками еще проще, чем экваториальные. Подберите жесткий материал, чтобы позже было легко чертить циферблат: пластик, картон или тонкое дерево.
- Изготовьте круглый или квадратный циферблат.
- Изготовьте треугольный гномон. Перед началом работы рассчитайте его параметры: один угол должен быть равен 90 градусам, а другой — географической широте, в которой находятся часы.
- Установите гномон в центре циферблата.
- Поставьте часы на подоконник так, чтобы нижний крайний угол гномона смотрел точно на юг.
Возьмите часы. Каждый час отмечайте положение тени кадрана на циферблате. После того, как вы отметите все 12 пунктов, расчертите циферблат своими руками.
После того, как вы узнали, как сделать настольные солнечные часы своими руками, попробуйте смастерить карманные солнечные часы. В этом вам поможет следующий видеоурок.
Горизонтальные часы можно увеличивать в размерах, украшать и использовать как декоративный элемент вашей клумбы или сада. К примеру, гномон и каждую цифру на циферблате вы можете вылепить своими руками и раскрасить в тон растущих вокруг цветов. А можете сделать прибор на основе деревянного спила — тогда лучшим украшением станет выжигание по дереву фигурных цифр.
Солнечные часы своими руками
Во время путешествия порой необходимо ориентироваться по солнцу, для чего нужно знать примерное время. Если нет часов с циферблатом, можно сделать солнечные часы своими руками. Помимо практического значения, такая конструкция станет отличным украшением садового участка. К тому же, изготовление солнечного определителя времени станет увлекательным занятием для детей, чтобы следить за движением солнца и узнавать время суток. Как сделать солнечные часы? Подробнее об этом можно узнать ниже.
Виды солнечных часов
Солнечные часыСолнечные определители времени делятся на три вида: вертикальные, горизонтальные, экваториальные. Первый вид крепится на стенах зданий, соответственно, имеет вертикальный циферблат, направленный строго на юг. Стержень для указания времени расположен выше центра циферблата с отклонением на угол, равный 90 градусам за минусом значения широты отдельно взятой местности.
Второй вид располагается на земле в горизонтальном положении. Часовой стержень имеет вид треугольника с углом, равным широте местности, называемый гномон. Он указывает северное направление. Такие часы показывают точное время круглый год, кроме зимы и поздней осени. Поверхность экваториальных часов находится под наклоном относительно уровня земли и повернута на север. Гномон представляет собой перпендикулярный циферблату стержень, расположенный параллельно земной оси. На циферблат нанесены деления аналогично обычным стрелочным часам, через каждые 15 градусов. Недостатком экваториальных часов является то, что они будут показывать информацию только в период между днями весеннего и осеннего равноденствия в северном полушарии, и, наоборот – в южном полушарии. Достоинством этого вида часов является их мобильность. Можно сделать небольшую конструкцию, которую можно перемещать на нужное место.
Как сделать солнечные часы своими руками: видео
Наиболее часто встречаются горизонтальные и экваториальные солнечные часы, но, несмотря на это стоит описывать изготовление каждого из трех типов. Перед изготовлением конструкции необходимо определить место для ее размещения. Это должна быть территория, не загороженная зданиями, деревьями и прочими объектами. Лучше предварительно понаблюдать за местом размещения будущих часов на протяжении года, чтобы оно постоянно было солнечным. В зависимости от места расположения будет зависеть то, какой тип часов изготовить – вертикальный, горизонтальный или экваториальный. Если на участок падает множество теней от столбов, изгородей, лучшим вариантом станет изготовление вертикальных солнечных часов, которые можно будет прикрепить к стене дома или на декоративный столбик.
Солнечные часы своими рукамиЭкваториальные солнечные часы: изготовление
За основу нужно взять фанеру или кусок пластика, на котором через каждые 15 градусов наносятся деления. По центру основания закрепляется металлический стержень или штырь из любого другого крепкого материала. Его длина варьируется в зависимости от размера часов.
Для того чтобы придать правильный наклон циферблату, его устанавливают на специальную подставку. Чтобы правильно рассчитать угол наклона, нужно от 90 градусов отнять значение градуса широты местности, где устанавливаются солнечные часы.
После того как циферблат будет установлен, их нужно сориентировать так, чтобы гномон указывал на север. Сделать это нужно так: за некоторое время до наступления полудня стержень (гномон) закрепляется на горизонтальной плоскости. То место, куда будет падать тень от стержня, нужно отметить точкой, затем провести окружность с помощью циркуля. Центр этой окружности будет находиться там, где закреплен гномон. Длина тени в момент наблюдения будет обозначать радиус окружности. Далее нужно наблюдать за движением тени. Отходя от нарисованной окружности, она постепенно будет уменьшаться, затем снова расти, снова пересекая окружность. В том месте, где она второй раз ее пересекает, нужно поставить отметку и соединить ее с первой отметкой. Отрезок, который в результате получится, нужно разделить пополам. Прямая, которая проходит через середину получившегося отрезка и центр окружности, будет указывать направление север-юг. Далее нужно обозначить циферблат, для чего основание размечается на 24 одинаковых отрезка по 15 градусов каждый, нанести числовые разметки.
Для правильной ориентации экваториальных самодельных часов необходимо соблюдать условия:
- Часть циферблата, на которой обозначены цифры от 6 до 18, должна находиться строго горизонтально.
- Часть циферблата с цифрами 12-24 должна совпадать с определенным направлением север-юг.
- Циферблат нужно наклонить таким образом, чтобы угол составлял значение местной широты.
Как сделать солнечные часы горизонтального типа
Солнечные часы своими руками с горизонтальным циферблатом изготавливаются еще проще, чем экваториальные.
Основание изготавливается из твердого материала, можно взять фанеру или пластик. Его можно сделать круглым или квадратным. Гномон изготавливается из этого же материала в виде треугольника, один угол которого должен равняться 90 градусам, а второй – широте отдельно взятой местности. Треугольная стрелка крепится к основанию, и устанавливается на земле в нужном месте. Для того чтобы повернуть стрелку на север, ориентируются по компасу. Для обозначения делений на циферблате необходимо завести таймер, и каждый час отмечать тень от стрелки.
Изготовление вертикальных солнечных часов
Подготовка к изготовлению солнечных часовВертикальные солнечные часы лучше размещать на южной стороне. Изготовление этого типа солнечных часов более сложное, чем первых двух. Циферблат располагается параллельно горизонту в строгом южном направлении для северного полушария. Чуть выше центральной части основания определителя времени нужно отметить расположение стрелки, и от этой точки спустить отвес, по которому нужно начертить линию. Эта линия будет обозначать время полудня. Числовые обозначения располагаются на циферблате симметрично только в том случае, если при этом стержень окажется в строго перпендикулярном положении относительно циферблата. Закрепить стержень в стене не так просто: для начала нужно просверлить отверстие большим, чем гномон, диаметром. Часть стержня, которая будет закреплена внутри стены, нужно немного расплющить для того, чтобы предотвратить его проворачивание. Место крепления увлажняется, туда вставляется стержень так, чтобы место изгиба было точно в стене. Стержень нужно повернуть так, чтобы он составлял угол 90 градусов с поверхностью стены до того, как раствор в месте крепления застынет.
