Mechanical mathematician for paraboloids/sv

Utforska konceptet med en mekanisk matematiker utformad för paraboloider. Lär dig hur det här verktyget förenklar beräkningar och dess tillämpningar inom olika områden.

Solparabolisk kokare med den mekaniska matematikern!

Jag anser nu att "sammansatta" paraboliska plattor har många fördelar. (En sammansatt parabolisk solkokare kan också tillverkas med matematikern och jag kan lägga till instruktioner senare.) Använd hårdplanka, kartong, gipsbetong eller cob för att göra en parabolisk reflektor i valfri storlek eller form med den här enheten! Solkokare kan tillverkas av överflödiga kartonger täckta med hushållsfolie. För det mesta använder folk matematik för att räkna ut parabeln eller använder en mall. Många McGuyver-typer är inte intresserade av matematik och överflödig kartong finns i alla former och storlekar med snitt överallt, så mallar är inte alltid lämpliga. Denna metod för att tillverka en solkokare är lämplig för en engångs- eller monteringslinje och fungerar med ALLA kartonger. Prova gärna en och sprid ordet om detta sätt att tillverka paraboliska kokare. Jag lagar mat i mörka glasbehållare och använder en ugnspåse för att minska värmeförlusten. För närvarande använder jag min cob-solkokare för att sterilisera jord. Klockan 17 när jag kommer hem är min jord fortfarande på cirka 60 °C (efter att ha svalnat i cirka 3 timmar!) och lämplig för odling av plantor. Jag tror att den här metoden för att tillverka solkokare kommer att visa sig mycket anpassningsbar, mycket prisvärd och hitta användning över hela världen.

Galleriredigering

1. Punkten beskriver en parabel när sadeln förflyttas mot mittstolpen och skjutreglaget glider ner
2. Snöret är fäst i denna ände till sadeln.
3. Snöret passerar fritt genom ögonhålet nära spetsen
4. Snöret kan fästas vid vilken som helst av de svarta prickarna på den centrala stolpen. Var det fästs motsvarar fokus för den färdiga parabolspegeln.

1. Denna enkla apparat var den första mekaniska matematikern och användes för att tillverka en parabolisk kokare med köksfolie på en kolvbotten! Den fungerade bra.

Gardinstångens undersida formar en parabel!

Steg

1

Vi presenterar den mekaniska matematikern!

Paraboler är svåra att tillverka om man inte har lite riktigt avancerade matematiska kunskaper. Men det finns ett annat sätt! Den mekaniska matematikern! Det här lilla geniet löser parabeln för alla punkter på kurvan! Han använder ett snöre för att hålla ett konstant avstånd från fokus, till kurvan och vertikalt upp till en horisontell linje ovanför fokus. Snöret är fäst vid parabelns fokus och går genom en punkt på parabeln (på en metallbit för att hänga gardiner) och hamnar fastbundet vid rörkopplingen. Det finns många sätt att tillverka den mekaniska matematikern, och det andra sättet användes för att tillverka en solkokare av kolvform. Vilket fungerar bra. Den var gjord av gamla metallstolar och skräp!

2

Skär linjerna

Det här var en fyrkantig låda med fyra segment. Jag delade den på längden i tre lika stora delar med två linjer (i gult), ritsade dem lite, klippte med saxen för att förlänga snitten och böjde den vid linjerna för att markera linjens böjning i kartongen. Detta ger 12 små lika stora rektanglar i lådan.

3

Tillsätt limmet och limma fast

Varje segment var 30 cm brett så jag lade 30 cm köksfolie över varje segment och limmade fast det. Limblandningen bestod av hälften Elmers lim och hälften vatten, blandades väl och smetades lätt över kartongen. Jag använde en svamp för att släta ut folien. Man börjar i mitten av en foliebit och svampar ut till kanterna. Det fungerar bra!

4

Limningen är klar! Ta en kopp te.

5

Att skapa den mekaniska matematikern!

Matematikern kan göras på många sätt. Min består av en bit avfallslist som fungerar som glidstång högst upp, en T-skarv för plaströr och en gardinstång som passar tätt i T-skarven. Snöret träs från en krok på den centrala stolpen vid din favoritpunkt, genom ett hål i gardinstången och fästs på toppen av T-skarven. Några regler! T-skarven måste vara i rät vinkel mot glidstången som i sin tur måste vara i rät vinkel mot den centrala stolpen. Direkt under krokarna på den centrala stolpen finns en skruv som går ner ungefär en halv tum genom botten av träbiten längst ner på stolpen. Och precis under den skruven finns ett hål i den mörka träbiten (bara lite större än skruven). Den mörka träbiten sitter på aluminiumfolien, skruven går in i hålet och den övre anordning kan vridas runt medan den nedre biten stannar på ett ställe. (Detta innebär mindre repor på folien när matematikern mäter!)

6

Sidovy av matematikern

Detta visar hur skjutreglaget hålls fast av ett par skruvar och hur snöret är placerat. Det visar också skruven som enheten vrids runt.

7

Placera matematikern på den folierade kartongen

Du ska placera matematikern mitt på den ruta på din solkokare som du vill ska vara den nedersta rutan. Jag satte sedan ett par märken på vardera sidan av den mörka träbiten ifall den skulle glida. Sedan satte jag en liten prick i mitten av alla andra rutor. 11 prickar i mitt fall. Sedan måste du ställa in längden på din snörelinje.

8

Att få rätt stränglängd

Ta bort snöret från kroken och låt gardinstången falla ner tills den nuddar golvet eller folien. Om du vill ha en 25 cm hög fokuspunkt, placera ditt måttband på golvet och markera det spända snöret på 25 cm höjd. Fäst det på 25 cm kroken vid det märket. För 30 cm har du ett märke på 30 cm höjd och fäster det på 30 cm kroken och så vidare.

9

Att göra den paraboliska kurvan

Lyft nu gardinskenan och dra ut skjutskenan tills den är precis ovanför en av prickarna. Lyft pricken till höjden av skenans nederkant. (du kan behöva justera lite). Stötta upp något under den och använd samma procedur på pricken i mitten på nästa segment.

10

Mer justering

Samma sak görs på toppen, pricken i mitten förs ända ner till gardinstångens botten. Här stöttade jag den med min kökssoptunna! och diverse grytor, stekpannor och syltburkar!

11

Nu till de yttre panelerna

Nu måste prickarna göras på de yttre panelerna också, så du vrider matematikern runt och höjer panelerna tills gardinskenan precis nuddar pricken. Stöd och gör nästa steg tills de är klara.

12

Tejpa fast baksidorna på panelerna så att de håller sig så

Om du vill kan du även placera trästöd under den.

13

Slutprodukt

Din slutprodukt kommer att ha den brännvidd du skapat. Du kan placera och klistra fast kartongen från en toalettrulle eller något liknande precis under fokus för att hjälpa dig rikta den mot solen. Rakt mot betyder inga skuggor där. Vanligtvis placerar jag maten i en 23 cm stor glas- eller stengodsskål, sätter på locket och hänger den i en metallkorg vid fokus. Jag täcker allt med en ugnspåse och sätter klädnypor på toppen. Om du vill göra en spårande solkokare föreslår jag att du flyttar kartongkokaren runt fokus. Kokaren är väldigt lätt och det finns ingen anledning att flytta maten heller.

Experimentella resultat och slutsatser

Som ni vet gjorde jag den paraboliska pannkokaren av kartong. Tidigare gjorde jag också en större parabolisk kokare med kolv. Lördagen var vacker och jag var hemma nästan hela dagen så jag fick några experimentella resultat. Jag tyckte att kartongparabolen var svår att sätta upp korrekt eftersom den inte är tillräckligt styv. Så den behöver en ryggrad för att stödja kartongen. (Kanske bara en 1x2, cirka 1,2 meter lång med bitar fastsatta för att hålla de mittersta kartongsegmenten exakta. Resultaten från kartongparabolen som värmde upp 1,2 liter vatten i en svart 0,9 kg tekanna blev följande. (Jag vred parabolen för att följa solen)

• 12.50PM 23°C
• 13:54 33°C
• 14:16 43 grader
• 14:49 50 grader
• 15:05 55 grader
• 15:31 60 grader
• 15:55 61 grader

(vid den här tidpunkten stod parabeln i halvskugga och jag slutade mäta) Vid 6.12 hade den gått ner till 34 C igen i fullständig skugga. Mätningen på den stora parabelugnen med kolv gick till enligt följande. Jag vred inte parabeln men flyttade krukan lite för att följa fokuspunkten (Det fanns 3,7 kg våt jord i en 1,35 kg mörk glaskruka).

• 11.36 11 grader
• 12.25 24 grader
• 01.54 58 C (den var redan förbi direkt fokus mot solen!)
• 02.16 72 grader
• 02.29 75 grader
• 02.49 80 grader
• 03.05 84 grader
• 03.30 89 grader
• 03.55 90.5°C
• 04.05 89,5°C

(Jag mätte och solen kom in i ungefär 50 graders vinkel vid 4,05 grader så nästan ingen värme reflekterades!)

• 06.12 67 C nedkylningssteg
• 06.34 63 grader

Slutsatser Pappparabeln var en besvikelse eftersom den tappade sin form något utan en förstyvande ryggrad, så den fokuserade inte korrekt på krukan. Jag hade ingen ugnspåse till det experimentet och min plast var för tät, så energi förlorades också där. Måste ha en ryggrad för att hålla parabeln korrekt riktad! Cob-parabeln var en annan historia. Som ni kan se fortsatte den att värmas upp långt efter att solen hade passerat det bästa fokuset (jag flyttade den för att följa fokus). Även på mindre soliga dagar under veckan när jag kom hem från jobbet var den fortfarande på 55 °C vid 6.05 den 5 september, på 61.5 °C vid 5.26 nästa dag och på 61 °C vid 5.48 dagen senare. Varför den långsamma fortsatta uppvärmningen? Kanske vandrar värmen långsamt upp genom den våta leran? Termometern stod mitt i krukan, så det tog förmodligen ett tag för värmen att komma dit.

Slutsatser

Jag behöver inte mer än 70°C i våt jord för att döda ogräsfrön, så jag kan använda en större kruka för mer effektivitet. Kanske dubbelt så stor! (Volymmässigt) Jag får 3 vinster, 1 större kruka kommer att hålla fokus längre, har ett större förhållande mellan volym och yta så den behåller värmen längre och har också ett större förhållande mellan volym och krukans vikt, så mer värme används på ett användbart sätt. Parabeln bibehåller fokus på krukan mycket längre än jag trodde var möjligt. 3:e slutsats. Spårnings- eller deformerad parabel, eller två paraboler, skulle vara mycket bättre! Om parabeln sträcktes längs linjen som solen följer, skulle den kunna bibehålla fokus mycket längre. Eller en enkel spårningsenhet för att flytta en kartongparabel runt fokus. Eller två paraboler! Den första parabeln är för middag till 14 och har kort fokus. Den andra är på ena sidan om den och har samma yta men längre fokus, cirka 50 cm (så att den inte stör direkt solljus vid 12-tiden). Vid 14:30 börjar denna parabel träffa potten ganska bra. Den extra ansträngningen att göra denna parabel med den mekaniska matematikern skulle inte vara stor, men fördelen skulle vara en extra timme eller mer med bra värme.

Relaterade projekt