Mechanical mathematician for paraboloids/ko
포물면을 위해 설계된 기계 수학자의 개념을 살펴보세요. 이 도구가 어떻게 계산을 간소화하고 다양한 분야에서 응용할 수 있는지 알아보세요.
기계 수학자가 있는 태양열 포물선 조리기!
이제 "복합" 포물선형 접시가 여러 가지 장점을 가지고 있다고 생각합니다. (복합 포물선형 태양열 조리기는 수학을 사용하여 만들 수도 있으며, 나중에 설명서를 추가할 수 있습니다.) 이 장치로 하디플랭크, 골판지, 석고 콘크리트 또는 코브를 사용하여 원하는 크기나 모양의 포물선형 반사판을 만들 수 있습니다! 태양열 조리기는 주방용 호일로 덮인 폐골판지 상자로 만들 수 있습니다. 대부분의 사람들은 포물선을 계산하기 위해 수학을 사용하거나 템플릿을 사용합니다. 많은 맥가이버 유형의 사람들은 수학에 관심이 없고, 폐골판지는 모양과 크기가 다양하고 곳곳에 잘려 있기 때문에 템플릿이 항상 적합한 것은 아닙니다. 이 태양열 조리기 제작 방법은 일회용 또는 조립 라인에 적합하며 어떤 골판지 상자에도 사용할 수 있습니다. 한번 사용해 보시고 이 포물선형 조리기 제작 방법을 널리 알려주세요. 저는 어두운 유리 용기에 조리하고 열 손실을 줄이기 위해 오븐용 백을 사용합니다 . 현재는 코브 태양열 조리기를 사용하여 토양을 살균하고 있습니다. 오후 5시에 집에 돌아왔는데, 흙 온도가 아직 60도 정도였어요 (약 3시간 정도 식은 후였죠!). 묘목 재배에 적합했죠. 이 태양열 조리기 제작법은 매우 적응력이 뛰어나고 가격도 저렴하며 전 세계적으로 활용될 수 있을 거라고 생각합니다.
갤러리
- 안장이 중앙 포스트 쪽으로 이동하고 슬라이더 막대가 아래로 미끄러지면서 포물선을 그리는 지점입니다.
- 끈은 안장의 이쪽 끝에 연결되어 있습니다.
- 끈은 끝부분 근처의 눈구멍을 자유롭게 통과합니다.
- 끈은 중앙 기둥의 검은 점 중 어느 곳에나 부착할 수 있습니다. 부착 위치는 완성된 포물면 거울의 초점과 일치합니다.
- 이 간단한 장치는 최초의 기계식 수학자로, 옥수수 속대 위에 주방용 호일을 깔고 포물선 모양의 조리기구를 만드는 데 사용되었습니다! 잘 작동했죠.
커튼봉의 바닥이 포물선을 그리네요!
단계
포물선은 꽤 뛰어난 수학 실력이 없다면 만들기 어렵습니다. 하지만 다른 방법이 있습니다! 바로 기계 수학자입니다! 이 작은 천재는 곡선 위의 모든 점에 대한 포물선을 풉니다! 초점에서 곡선까지, 그리고 초점 위의 수평선까지 수직으로 일정한 거리를 유지하기 위해 끈을 사용합니다. 끈은 포물선의 초점에 연결되어 포물선 위의 한 점(커튼을 걸기 위한 금속 조각 위)을 지나 파이프 접합부에 묶입니다. 기계 수학자를 만드는 방법은 여러 가지가 있는데, 다른 하나는 옥수수 속대 모양의 태양열 조리기를 만드는 데 사용되었습니다. 아주 잘 작동합니다. 낡은 금속 의자와 고철로 만들었거든요!
네모난 상자였는데, 네 부분으로 나뉘었습니다. 노란색 선 두 개를 사용하여 세로로 세 조각으로 나눴습니다. 선을 살짝 그은 후, 가위로 잘라서 자른 부분을 넓힌 다음, 선을 따라 구부려 골판지로 구부린 선을 표시했습니다. 이렇게 상자 안에 같은 크기의 작은 직사각형 12개가 생겼습니다.
각 조각의 너비가 1피트(약 30cm)였기 때문에 각 조각에 1피트(약 30cm) 두께의 주방용 호일을 깔고 붙였습니다. 접착제는 엘머스 접착제와 물을 반반씩 섞어 잘 섞어 골판지에 가볍게 펴 발랐습니다. 스펀지를 사용하여 호일을 매끈하게 펴 발랐습니다. 호일 조각의 중앙에서 시작하여 가장자리까지 스펀지로 문질러 발랐는데, 아주 잘 됩니다!
접착 완료! 차 한 잔 하세요.
수학자는 여러 가지 방법으로 만들 수 있습니다. 제 경우, 상단 슬라이드 바, 플라스틱 파이프용 T자 조이너, 그리고 T자 조이너에 꼭 맞는 커튼 레일을 사용합니다. 끈은 중앙 기둥의 원하는 초점 위치에 있는 후크에서 커튼 봉의 구멍을 통해 T자 조이너 상단에 묶습니다. 몇 가지 규칙이 있습니다! T자 조이너는 슬라이드 바와 직각을 이루어야 하며, 슬라이드 바는 중앙 기둥과 직각을 이루어야 합니다. 중앙 기둥의 후크 바로 아래에는 기둥 아래쪽 나무 조각 아래로 약 1.2cm 정도 들어가는 나사가 있습니다. 그리고 그 나사 바로 아래에 있는 어두운 나무 조각에 나사보다 약간 큰 구멍이 있습니다. 어두운 나무 조각은 알루미늄 호일 위에 올려놓고 나사를 구멍에 넣으면 상단 장치는 회전할 수 있고, 하단 장치는 한 자리에 고정됩니다. (이것은 수학자가 측정할 때 호일이 덜 긁힌다는 것을 의미합니다!)
이 사진은 슬라이더 막대가 나사 두 개로 고정되어 있고, 줄의 배열이 어떻게 되어 있는지 보여줍니다. 또한 장치가 회전하는 나사도 보여줍니다.
태양열 조리기의 바닥이 될 정사각형의 중앙에 수학자를 놓으세요. 그런 다음 미끄러질 경우를 대비해 어두운 나무 조각의 양쪽에 몇 개의 표시를 했습니다. 그런 다음 다른 모든 정사각형의 중앙에 작은 점을 찍었습니다. 제 경우에는 11개의 점을 찍었습니다. 다음으로 줄의 길이를 정해야 합니다.
후크에서 끈을 빼고 커튼봉이 바닥이나 호일에 닿을 때까지 내리세요. 10인치 높이의 초점을 원하면 바닥에 줄자를 놓고 팽팽하게 당겨진 끈의 10인치 높이를 표시하세요. 그 표시를 10인치 후크에 붙이세요. 12인치를 원하면 12인치 높이에 표시를 하고 12인치 후크에 붙이는 식으로 계속하면 됩니다.
이제 커튼 레일을 올리고 슬라이더 레일을 점 중 하나 바로 위에 올 때까지 당겨 빼세요. 점을 레일 바닥 높이까지 올리세요. (조금 조정해야 할 수도 있습니다.) 그 아래에 무언가를 받치고 다음 세그먼트의 가운데에 있는 점에도 같은 과정을 반복하세요.
윗부분도 같은 방법으로, 가운데 점을 커튼 레일 바로 아랫부분까지 붙입니다. 여기서는 주방 쓰레기통과 여러 가지 냄비, 프라이팬, 잼병으로 받쳐 놓았습니다!
이제 바깥쪽 패널에도 점을 찍어야 하므로, 수학자(mathematician)를 돌려서 커튼 레일이 점에 살짝 닿을 때까지 패널을 올립니다. 지지대를 잡고 다음 작업을 반복하여 모든 작업이 완료될 때까지 진행합니다.
원하시면 그 아래에 나무 지지대를 놓을 수도 있습니다.
최종 결과물은 만드신 초점 거리를 갖게 됩니다. 화장지나 비슷한 종이를 초점 바로 아래에 붙여 태양을 향하게 할 수 있습니다. 태양을 직접 향하게 하면 그림자가 생기지 않습니다. 저는 보통 음식을 9인치 유리나 도자기 접시에 담고 뚜껑을 덮은 후, 초점에 맞춰 금속 걸이용 바구니에 걸어둡니다. 오븐용 비닐봉투로 덮고 윗부분은 빨래집게로 고정합니다. 추적식 태양열 조리기를 만들고 싶다면, 종이 조리기를 초점 주위로 옮기는 것을 추천합니다. 조리기는 매우 가벼워서 음식을 따로 옮길 필요가 없습니다.
실험 결과 및 결론
아시다시피, 저는 골판지로 포물선형 패널 쿠커를 만들었습니다. 이전에는 옥수수로 만든 더 큰 포물선형 쿠커도 만들었습니다. 토요일은 날씨가 좋았고 거의 하루 종일 집에 있었기 때문에 몇 가지 실험 결과를 얻었습니다. 골판지 포물선은 충분히 단단하지 않아서 제대로 세우기가 어려웠습니다. 그래서 골판지를 받쳐줄 척추가 필요합니다. (아마도 중간 골판지 조각들을 정확하게 고정하기 위해 약 1.2미터 길이의 1x2 크기의 골판지 조각 하나만 붙이면 될 것 같습니다.) 골판지 포물선으로 0.9kg짜리 검은색 찻주전자에 물 1.2리터를 데운 결과는 다음과 같습니다. (포물선을 태양을 따라 돌렸습니다.)
- 오후 12시 50분 23도
- 오후 1시 54분 33도
- 오후 2시 16분 43도
- 오후 2시 49분 50도
- 오후 3시 5분 55도
- 오후 3시 31분 60도
- 오후 3시 55분 61도
(이 시점에서 포물선은 반그늘이었고 측정을 멈췄습니다.) 6시 12분에 완전히 그늘진 34°C로 다시 내려갔습니다. 큰 옥수수 포물선 오븐에서 측정은 다음과 같이 진행되었습니다. 포물선은 돌리지 않고 초점을 따라 화분을 조금 움직였습니다. (1.35kg의 어두운 유리 화분에 3.7kg의 젖은 흙이 들어 있었습니다.)
- 11.36 11 C
- 12.25 24도
- 01.54 58 C (이미 태양에 직접 초점이 맞춰진 지 오래였습니다!)
- 02.16 72도
- 02.29 75도
- 02.49 80도
- 03.05 84도
- 03.30 89도
- 03.55 90.5도
- 04.05 89.5도
(제가 측정한 바에 따르면 태양은 4.05도에서 약 50도 각도로 들어와서 열이 거의 반사되지 않았습니다!)
- 06.12 67 C 냉각 단계
- 06.34 63도
결론 골판지 포물선은 척추가 없어서 모양이 약간 변형되어 냄비에 초점이 제대로 맞지 않아 실망스러웠습니다. 그 실험을 위한 오븐용 백이 없었고 플라스틱이 너무 좁아서 거기서도 에너지가 손실되었습니다. 포물선을 올바르게 정렬하려면 척추가 있어야 합니다! 코브 포물선은 상황이 달랐습니다. 보시다시피 태양이 최적 초점을 지나간 후에도 오랫동안 계속 가열되었습니다(초점을 따라 이동했습니다). 주중에 햇볕이 덜한 날에도 퇴근 후 집에 돌아왔을 때 9월 5일 6시 5분에 55도, 다음 날 5시 26분에 61.5도, 하루 후 5시 48분에 61도였습니다. 왜 천천히 계속 가열되었을까요? 아마도 열이 젖은 점토를 통해 천천히 이동하는 것일 수도 있습니다. 온도계가 냄비 중앙에 있었기 때문에 열이 거기에 도달하는 데 시간이 좀 걸렸을 것입니다.
결론
잡초 씨앗을 죽이는 데 젖은 흙에서 70C 이상이 필요하지 않으므로 더 큰 화분을 사용하여 효율성을 높일 수 있습니다. 아마도 두 배 더 커야 할 것입니다!(부피 측면에서) 3가지 이득을 얻습니다. 더 큰 화분 1개는 초점이 더 오래 유지되고, 표면적에 대한 부피 비율이 더 크기 때문에 열을 더 오래 유지하고 화분 무게에 대한 부피 비율도 더 크기 때문에 더 많은 열을 유용하게 사용합니다. 포물선은 내가 생각했던 것보다 훨씬 오랫동안 화분에 초점을 유지합니다. 세 번째 결론. 추적 또는 변형된 포물선 또는 2개의 포물선이 훨씬 더 좋을 것입니다! 태양이 따르는 선을 따라 포물선을 늘렸다면 훨씬 더 오랫동안 초점을 유지할 수 있습니다. 또는 골판지 포물선을 초점 주위로 옮기는 간단한 추적 장치. 또는 2개의 포물선! 첫 번째 포물선은 정오부터 오후 2시까지이며 초점이 짧습니다. 두 번째는 한쪽에 있으며 표면적은 같지만 초점이 약 20인치 더 길어서 12시에 직사광선을 방해하지 않습니다. 오후 2시 30분쯤 되면 이 포물선이 냄비에 꽤 잘 맞기 시작합니다. 기계 수학자와 함께 이 포물선을 만드는 데 추가로 노력하는 것은 크지 않겠지만 그 이점은 좋은 열을 한 시간 이상 더 받을 수 있다는 것입니다.
관련 프로젝트
| 저자 | 오르삭스 |
|---|---|
| 특허 | CC-BY-SA-3.0 |
| 위치 | {{{좌표}}} |
| 에서 포팅됨 | http://www.instructables.com/id/Cardboard-solar-cooker-with-the-mechanical-mathema/?ALLSTEPS ( 원본 ) |
| 인용하다 | Oorxax (2009–2024). "포물면을 위한 기계 수학자" . Appropedia . 2025년 9월 29일 확인 . |