Mechanical mathematician for paraboloids/ja

放物面向けに設計された機械数学者の概念を探ります。このツールがどのように計算を簡素化し、様々な分野に応用できるかを学びます。

機械数学者による太陽熱パラボリッククッカー！

複合型パラボラディッシュには多くの利点があると考えています。（複合型パラボラディッシュは数学者を使って作ることもできますし、後から説明書を追加することもできます。）この装置を使えば、ハーディプランク、段ボール、石膏コンクリート、コブ材を使って、どんなサイズや形のパラボラ反射鏡も作れます！ソーラークッカーは、キッチンホイルで覆った廃段ボール箱から作ることができます。多くの人は、放物面を計算するために数学を使うか、型紙を使うでしょう。マクガイバーのような人の多くは数学が苦手ですし、廃段ボールは様々な形や大きさがあり、あちこちに切れ込みが入っているので、型紙が必ずしも適しているとは限りません。このソーラークッカーの作り方は、一回限りの製作にも、組立ラインでの製作にも適しており、どんな段ボール箱でも使えます。ぜひ一度試してみて、このパラボラディッシュの作り方を広めてください。私は暗い色のガラス容器で調理し、熱損失を抑えるためにオーブンバッグを使っています。現在、コブソーラークッカーは土壌の殺菌に使っています。午後5時に帰宅すると、土はまだ約60℃（約3時間冷やした後！）で、苗を育てるのに最適です。このソーラークッカーの作り方は、非常に汎用性が高く、費用も抑えられ、世界中で利用されるようになると思います。

ギャラリー

1. サドルが中央の支柱に向かって移動し、スライダーバーが下にスライドすると、ポイントは放物線を描きます。
2. 弦はこの端でサドルに接続されます。
3. 弦は先端近くの穴を自由に通過する
4. 紐は中央の支柱にある黒い点のいずれかに取り付けることができます。取り付け位置は、完成した放物面鏡の焦点と一致します。

1. このシンプルな装置は、数学者による最初の機械工学の発明で、コブの土台にキッチンホイルを敷いてパラボリック調理器を作るのに使われました。うまく機能しました。

カーテンレールの下部が放物線を描きます！

手順

1

機械数学者をご紹介します！

放物線を描くのは、かなり高度な数学スキルがない限り難しいものです。でも、別の方法があります！それが機械数学者です！この小さな天才は、曲線上のすべての点について放物線を解きます！焦点から曲線までの距離を一定に保ち、焦点の真上にある水平線まで垂直に保つために、紐を使います。紐は放物線の焦点に結び付けられ、放物線上の点（カーテンを吊るすための金属片の上）を通り、パイプジョイナーで結びます。機械数学者を作る方法は数多くありますが、もう一つの方法はコブソーラークッカーを作るのに使われました。これはうまくいきました。古い金属製の椅子と廃材で作りました！

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列を切る

これは正方形の箱で、4つの部分に分かれています。2本の線（黄色）を使って縦に3つの均等な部分に分け、線に少し印をつけ、ハサミで切り込みを線まで伸ばし、線に沿って箱を折り曲げて、段ボールに折り曲げた部分の印をつけました。こうして、箱の中に同じ大きさの小さな長方形が12個できました。

3

接着剤を加えて接着する

各セグメントの幅は1フィートだったので、各セグメントに1フィートのキッチンホイルをかぶせて接着しました。接着剤はエルマーズの接着剤と水を半分ずつ混ぜたもので、よく混ぜて段ボール全体に軽く塗りました。スポンジを使ってホイルを滑らかに伸ばしました。ホイルの中央から端までスポンジで伸ばしていきます。うまくいきますよ！

4

接着完了！お茶でも飲んでください。

5

機械数学者を作る！

数学者は様々な方法で作ることができます。私の場合は、上部のスライドバーとなる廃材、プラスチックパイプ用のTジョイナー、そしてTジョイナーにぴったり収まるカーテンレールを使用しています。紐は、お好みの焦点にある中央の支柱のフックからカーテンレールの穴に通して、Tジョイナーの上部に結び付けます。いくつかルールがあります！Tジョイナーはスライドバーに対して直角でなければならず、スライドバーも中央の支柱に対して直角でなければなりません。中央の支柱のフックの真下に、支柱下部の木片の底部を約半インチ貫通するネジがあります。そして、そのネジの真下には、暗い色の木片に穴が開いています（ネジより少しだけ大きい）。暗い色の木片をアルミホイルの上に置き、ネジを穴に通すと、上部のガジェットを回転させることができますが、下部のピースは1か所に留まります。 (これは数学者が測定を行うときにホイルの擦り傷が少なくなることを意味します!)

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数学者の横顔

スライダーバーが数本のネジで固定されていること、そして紐の配置が示されています。また、デバイスが回転するネジも示されています。

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数学者をアルミホイルの段ボールの上に置く

ソーラークッカーの底にしたい正方形の中央に、数学者を置きます。次に、黒い木片がずれないように、両側に印を付けておきます。次に、他のすべての正方形の中心に小さな点を付けます。私の場合は11個です。次に、ひもの長さを決めます。

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適切な文字列の長さを取得する

フックから紐を外し、カーテンレールを床またはアルミホイルに触れるまで垂らします。もし10インチの高さに焦点を置きたい場合は、床に巻尺を置き、張った紐を10インチの高さに印を付けます。その印を10インチのフックに取り付けます。12インチの場合は、12インチの高さに印を付け、それを12インチのフックに取り付けます。

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放物線を描く

カーテンレールを上げて、スライドレールを点の一つの真上まで引き出します。点をレールの底の高さまで上げます（少し調整が必要になる場合があります）。下に何かを置き、次のセグメントの中央の点にも同じ手順を適用します。

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さらに調整

上部も同様に、真ん中の点をカーテンレールの一番下まで持っていきます。ここではキッチンのゴミ箱で支えました！それに、色々な鍋やフライパン、ジャム瓶も！

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次は外側のパネルです

外側のパネルにも点を打つ必要があるので、マセマティシャンを回転させ、カーテンレールが点にちょうど触れるまでパネルを上げます。支えながら次のパネルも同じように打ち、全て完成するまで続けます。

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パネルの裏側をテープで留めて固定します

必要に応じて、その下に木製のサポートを配置することもできます。

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最終製品

完成した作品は、あなたが設定した焦点距離になります。トイレットペーパーの芯などを使って焦点のすぐ下に段ボールを置いて貼り付けると、太陽に向けやすくなります。太陽に向けるとは、そこに影ができないことを意味します。私は通常、9インチのガラス製または石器製の皿に食材を入れ、蓋をして、金属製の吊り下げバスケットのようなものに焦点の位置で吊るします。全体をオーブンバッグで覆い、上部を洗濯ばさみで留めます。追尾式のソーラークッカーを作る場合は、段ボール製のクッカーを焦点の位置に合わせて動かすことをお勧めします。クッカーは非常に軽いので、食材を動かす必要はありません。

実験結果と結論

ご存知の通り、段ボール製のパラボラ型パネルクッカーを作りました。以前、コブを使ったもっと大きなパラボラ型クッカーも作りました。土曜日は天気が良く、ほぼ一日中家にいたので、いくつか実験結果を得ることができました。段ボール製のパラボラは、硬さが足りず、正しく設置するのが難しかったです。そのため、段ボールを支えるための支柱が必要でした。（おそらく、長さ約1.2メートルの1×2インチの木材1枚に、段ボールの中央部分がずれないようにパーツを取り付けたものでしょう。）段ボール製のパラボラで、0.9kgの黒いティーポットに入った1.2リットルの水を加熱した結果は以下のとおりです。（パラボラは太陽を追うように回転させました）

• 午後12時50分 23℃
• 午後1時54分 33℃
• 午後2時16分 43℃
• 午後2時49分 50℃
• 午後3時5分 55℃
• 午後3時31分 60℃
• 午後3時55分 61℃

（この時点でパラボラは半日陰になっていたため、計測を中止しました）6時12分には気温が34℃まで下がり、完全な日陰になりました。ビッグコブパラボリックオーブンでの計測は以下のように行われました。パラボラは回転させませんでしたが、焦点を追うためにポットを少し動かしました（1.35kgの濃いガラスポットに3.7kgの湿った土を入れました）。

• 11.36 11 ℃
• 12.25 24℃
• 01.54 58 C (すでに太陽に直接焦点が合っていませんでした!)
• 02.16 72℃
• 02.29 75℃
• 02.49 80℃
• 03.05 84℃
• 03.30 89℃
• 03.55 90.5℃
• 04.05 89.5℃

(測定してみたところ、4.05 では太陽が約 50 度の角度で入ってきているので、熱はほとんど反射されていません!)

• 06.12 67℃ 冷却段階
• 06.34 63℃

結論 段ボール製の放物面は、補強の背骨がないため形が少し崩れてしまい、がっかりしました。そのため、鍋に正しく焦点が合っていませんでした。この実験にはオーブンバッグがなく、プラスチックがきつすぎたため、そこでもエネルギーが失われました。放物面を正しく整列させるには、背骨が必要です。 Cob 製の放物面は別の話です。ご覧のとおり、太陽が最適な焦点を通過した後も、ずっと熱くなり続けました (焦点を追うために動かしました)。仕事から帰宅した平日の晴れの日が少ない日でも、9 月 5 日の 6:05 には 55 ℃、翌日の 5:26 には 61.5 ℃、さらにその次の日には 5:48 に 61 ℃ でした。なぜゆっくりと温度が上がり続けるのでしょうか。おそらく、熱は湿った粘土をゆっくりと移動するのでしょうか。温度計は鍋の真ん中にあったので、熱がそこに到達するまでに時間がかかったのでしょう。

結論

雑草の種を殺すのに湿った土壌の温度が 70℃ 以上になる必要はないので、効率を上げるために大きな鉢を使えます。おそらく 2 倍くらいの大きさです! (容量的に) 3 つの利点があります。1 つは大きな鉢で、焦点が合った状態が長く続き、体積と表面積の比率が大きいため熱をより長く保持し、体積と鉢の重量の比率も大きいため熱をより有効に活用できます。放物線は、私が考えていたよりもずっと長い間、鉢への焦点を維持します。3 番目の結論。追跡型または変形放物線、あるいは 2 つの放物線の方がはるかに優れています! 放物線を太陽が追う線に沿って伸ばせば、焦点をもっと長く維持できるかもしれません。または、段ボール製の放物線を焦点の周りで動かす簡単な追跡装置。あるいは放物線を 2 つ! 最初の放物線は正午から午後 2 時まで用で、短焦点です。 2 つ目は、その片側にあり、表面積は同じですが、焦点が約 20 インチ長くなっています (そのため、12 時の直射日光を妨げません)。2 時 30 分までに、この放物線はうまく機能し始めます。機械数学者と一緒にこの放物線を作成するための追加の労力はそれほど大きくありませんが、1 時間以上の暖かさが追加で得られるという利点があります。

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