Explora el concepto de un matemático mecánico diseñado para paraboloides. Descubre cómo esta herramienta simplifica los cálculos y sus aplicaciones en diversos campos.
¡Cocina solar parabólica con el matemático mecánico!
Ahora creo que las antenas parabólicas "compuestas" tienen numerosas ventajas. ( También se puede hacer una cocina solar parabólica compuesta con el matemático y puedo agregar instrucciones más tarde). ¡Use hardiplank, cartón, yeso, hormigón o adobe para hacer un reflector parabólico de cualquier tamaño o forma con este dispositivo! Las cocinas solares se pueden hacer con cajas de cartón usadas cubiertas con papel de aluminio. La mayoría de las personas usan las matemáticas para calcular la parábola o usan una plantilla. A muchos tipos como McGuyver no les gustan las matemáticas y el cartón usado viene en todas las formas y tamaños con cortes por todos lados, por lo que las plantillas no siempre son adecuadas. Este método de hacer una cocina solar es adecuado para una sola vez o una línea de montaje y funcionará con CUALQUIER caja de cartón. Pruebe uno y difunda la información sobre esta forma de hacer cocinas parabólicas. Cocino en recipientes de vidrio oscuro y uso una bolsa de horno para reducir la pérdida de calor térmico . Actualmente, uso mi cocina solar de adobe para esterilizar el suelo. A las 5 de la tarde, cuando llego a casa, la tierra todavía está a unos 60 °C (¡después de enfriarse durante unas 3 horas!) y es adecuada para el cultivo de plántulas. Creo que este método de fabricación de cocinas solares resultará muy adaptable, muy asequible y se utilizará en todo el mundo.
Contenido
Galería
- El punto describe una parábola a medida que el sillín se mueve hacia el poste central y la barra deslizante se desliza hacia abajo.
- La cuerda está unida en este extremo al sillín.
- La cuerda pasa libremente a través del orificio cerca de la punta.
- La cuerda se puede fijar en cualquiera de los puntos negros del poste central. El punto de fijación corresponde al foco del espejo parabólico terminado.
- Este sencillo dispositivo fue el primer matemático mecánico y se utilizó para fabricar una cocina parabólica con papel de aluminio sobre una base de adobe. Funcionó bien.
¡La parte inferior de la barra de la cortina traza una parábola!
Pasos
Las parábolas son difíciles de hacer a menos que tengas habilidades matemáticas bastante sofisticadas. ¡Pero hay otra manera! ¡El matemático mecánico! ¡Este pequeño genio resuelve la parábola para todos los puntos de la curva! Usando un poco de cuerda para ayudarlo a mantener una distancia constante desde el foco hasta la curva y verticalmente hasta una línea horizontal sobre el foco. La cuerda se ata al foco de la parábola y pasa por un punto en la parábola (en un trozo de metal para colgar cortinas) y termina atada en la unión de la tubería. Hay muchas maneras de hacer al matemático mecánico, y la otra se usó para hacer una cocina solar de cob. ¡Que funciona bien! ¡Se hizo con sillas de metal viejas y basura!
Esta era una caja cuadrada, tiene 4 segmentos. La dividí a lo largo en 3 partes iguales usando 2 líneas (en amarillo), las tracé un poco, corté con las tijeras para extender los cortes hasta ellas y la doblé por las líneas para marcar la línea de doblez en el cartón. Esto da 12 pequeños rectángulos del mismo tamaño en la caja.
Cada segmento tenía 30 cm de ancho, así que coloqué papel de aluminio de 30 cm a lo largo de cada segmento y lo pegué. La mezcla de pegamento era mitad pegamento Elmers y mitad agua, la mezclé bien y la esparcí ligeramente por el cartón. Usé una esponja para alisar el papel de aluminio. Comienza en el medio de un trozo de papel de aluminio y aplica la esponja hasta los bordes. ¡Funciona bien!
¡Ya está todo pegado! Tómate una taza de té.
El matemático se puede hacer de muchas maneras. El mío incluye un trozo de moldura de desecho que es la barra deslizante en la parte superior, una unión en T para tubos de plástico y un riel de cortina que encaja perfectamente en la unión en T. La cuerda se ensarta desde un gancho en el poste central en el punto focal preferido, a través de un orificio en la barra de la cortina y se ata a la parte superior de la unión en T. ¡Algunas reglas! La unión en T tiene que estar en ángulo recto con la barra deslizante que, a su vez, debe estar en ángulo recto con el poste central. Directamente debajo de los ganchos en el poste central, hay un tornillo que baja aproximadamente media pulgada a través de la parte inferior de la pieza de madera en la parte inferior del poste. Y justo debajo de ese tornillo, hay un orificio en la pieza de madera oscura (solo un poco más grande que el tornillo). La pieza de madera oscura se asienta sobre el papel de aluminio, el tornillo entra en el orificio y el dispositivo superior puede girar mientras que la pieza inferior permanece en un lugar. (¡Esto significa que la lámina se raya menos cuando el matemático toma medidas!)
En esta imagen se puede ver que la barra deslizante está sujeta por un par de tornillos y la disposición de la cuerda. También se ve el tornillo sobre el que gira el dispositivo.
Debes colocar al matemático en el centro del cuadrado de tu cocina solar que quieres que sea el cuadrado inferior. Luego, puse un par de marcas a cada lado del trozo de madera oscuro en caso de que se resbale. Luego, puse un pequeño punto en el centro de todos los demás cuadrados. 11 puntos en mi caso. A continuación, debes establecer la longitud de tu cuerda.
Quita la cuerda del gancho y deja que la barra de la cortina caiga hasta que toque el piso o el papel de aluminio. Si quieres un punto focal de 10 pulgadas de alto, coloca la cinta métrica en el piso y marca la cuerda tensa a una altura de 10 pulgadas. Sujétala al gancho de 10 pulgadas en esa marca. Para 12 pulgadas, haz una marca a la altura de 12 pulgadas y sujétala al gancho de 12 pulgadas y así sucesivamente.
Ahora levanta el riel de la cortina y tira del riel deslizante hasta que quede justo sobre uno de los puntos. Levanta el punto hasta la altura de la parte inferior del riel (es posible que tengas que reajustarlo un poco). Coloca algo debajo y aplica el mismo procedimiento al punto del medio en el siguiente segmento.
Lo mismo se hace en la parte superior, el punto del medio se lleva directamente a la parte inferior del riel de la cortina. ¡Aquí lo apoyé con el cubo de basura de mi cocina y varias ollas, sartenes y frascos de mermelada!
Ahora, los puntos también deben hacerse en los paneles exteriores, por lo que giras el matemático y levantas los paneles hasta que el riel de la cortina apenas toca el punto. Sujétalo y haz el siguiente hasta que estén todos hechos.
Si lo deseas también puedes colocar soportes de madera debajo.
El producto final tendrá la distancia focal que hayas creado. Puedes colocar y pegar el cartón de un rollo de papel higiénico o algo similar justo debajo del foco para ayudarte a apuntarlo hacia el sol. Directamente hacia el sol significa que no hay sombras allí. Generalmente, coloco la comida en un plato de vidrio o cerámica de 9 pulgadas, pongo la tapa y la cuelgo en una especie de canasta colgante de metal en el foco. Lo cubro todo con una bolsa de horno y sujeto con pinzas de ropa la parte superior. Si quieres hacer una cocina solar con seguimiento, te sugiero que muevas la cocina de cartón alrededor del foco. La cocina es muy liviana y no es necesario mover la comida.
Resultados experimentales y conclusiones
Como sabéis, yo hice la cocina parabólica de cartón. Anteriormente también hice una cocina parabólica más grande con cob. El sábado estuvo hermoso y estuve en casa casi todo el día, así que obtuve algunos resultados experimentales. Me resultó difícil montar correctamente la parábola de cartón porque no es lo suficientemente rígida. Por eso necesita un lomo para sostener el cartón. (Quizás sólo un trozo de cartón de 1x2 de aproximadamente 4 pies de largo con piezas unidas para mantener exactos los segmentos de cartón del medio. Los resultados de la parábola de cartón calentando 1,2 litros de agua en una tetera negra de 0,9 kg fueron los siguientes. (Giré la parábola para seguir el sol)
- 12.50 h 23 C
- 13.54 33 C
- 14.16 h 43 C
- 14.49 h 50 C
- 15.05 h 55 C
- 3:31 pm 60 °C
- 3:55 pm 61 °C
(en este punto la parábola estaba en sombra parcial y dejé de medir) A las 6.12 había vuelto a bajar a 34 C en sombra completa La medición en el horno parabólico de mazorca grande fue como sigue. No giré la parábola, pero sí moví un poco la maceta para seguir el punto focal (había 3,7 kg de tierra húmeda en una maceta de vidrio oscuro de 1,35 kg).
- 11.36 11 C
- 12.25 24 C
- 01.54 58 C (¡ya había pasado directamente enfocado al sol!))
- 02.16 72 C
- 02.29 75 C
- 02.49 80 C
- 03.05 84 C
- 03.30 89 C
- 03,55 90,5 °C
- 04.05 89.5 C
(Medí y el sol entraba en un ángulo de aproximadamente 50 grados a 4.05, por lo que casi no se reflejaba calor).
- 06.12 67 C etapa de enfriamiento
- 06.34 63 C
Conclusiones La parábola de cartón fue decepcionante porque perdió ligeramente su forma sin una columna rígida, por lo que no estaba correctamente enfocada en la olla. No tenía una bolsa de horno para ese experimento y mi plástico estaba demasiado ajustado, por lo que también se perdió energía allí. ¡Debe tener una columna para mantener la parábola correctamente alineada! La parábola de Cob fue una historia diferente. Como puedes ver, continuó calentándose mucho después de que el sol hubiera pasado el mejor foco (la moví para seguir el foco). Incluso en los días menos soleados durante la semana cuando volví a casa del trabajo, todavía estaba a 55 C a las 6.05 el 5 de septiembre, a 61.5 a las 5.26 el día siguiente y a 61 C a las 5.48 un día después. ¿Por qué el calentamiento lento y continuo? ¿Quizás el calor migra lentamente a través de la arcilla húmeda? El termómetro estaba en el medio de la olla, por lo que probablemente tardó un tiempo en llegar el calor.
Conclusiones
No necesito más de 70 °C en tierra húmeda para matar las semillas de malezas, así que puedo usar una maceta más grande para una mayor eficiencia. ¡Quizás el doble de grande! (en cuanto a volumen). Obtengo 3 ganancias, 1 maceta más grande permanecerá enfocada por más tiempo, tiene una mayor relación de volumen a área de superficie, por lo que retendrá el calor por más tiempo y también tiene una mayor relación de volumen a peso de la maceta, por lo que se utiliza más calor de manera útil. La parábola mantiene el foco en la maceta mucho más tiempo de lo que pensé que era posible. Tercera conclusión. ¡La parábola de seguimiento o deformada o 2 parábolas sería mucho mejor! Si la parábola se estirara a lo largo de la línea que sigue el sol, podría mantener el foco mucho más tiempo. O un simple dispositivo de seguimiento para mover una parábola de cartón alrededor del foco. ¡O 2 parábolas! La primera parábola es para el mediodía hasta las 2 p. m. y es un foco corto. El segundo está a un lado y tiene la misma superficie pero un foco más largo, aproximadamente 20 pulgadas (para que no interfiera con el sol directo a las 12. A las 2:30, esta parábola está comenzando a golpear la olla bastante bien. El esfuerzo adicional para hacer esta parábola con el matemático mecánico no sería grande, pero el beneficio sería una hora adicional o más de buen calor.