Đồng hồ mặt trời là một thiết bị sử dụng vị trí của mặt trời để phản ánh thời gian. Một cây gậy thẳng đứng, được gọi là gnomon, được định vị để đổ bóng lên mặt đồng hồ được đánh dấu trước. Khi mặt trời di chuyển trên bầu trời, cái bóng cũng di chuyển theo. Khái niệm này có thể dễ dàng được chứng minh trong sân sau của bạn với một đồng hồ mặt trời rất cơ bản được xây dựng bằng một cây gậy và một vài viên đá nhỏ. Có rất nhiều dự án dễ dàng mà trẻ em có thể thực hiện để học khái niệm. Đối với một cái gì đó cao cấp hơn một chút, bạn có thể xây dựng một đồng hồ mặt trời cố định trong vườn hoặc sân sau của bạn. Sau một số phép đo và một chút mộc, nó sẽ phản ánh thời gian một cách chính xác.
Các bước
Phương pháp 1/3: Sử dụng gậy và đá
Bước 1. Thu thập các công cụ của bạn
Đồng hồ mặt trời cực kỳ cơ bản này là một cách tuyệt vời để giải thích khái niệm với rất ít kế hoạch. Tất cả những gì bạn cần để tạo ra nó là một vài vật dụng đơn giản được tìm thấy trong sân sau của bạn. Những công cụ này là một cây gậy thẳng (dài khoảng hai feet), một nắm đá cuội và một chiếc đồng hồ đeo tay hoặc điện thoại di động để báo giờ.
Bước 2. Tìm một khu vực nhiều nắng để trồng cây gậy
Tìm một nơi có ánh nắng mặt trời đầy đủ suốt cả ngày. Đẩy một đầu của que vào cỏ hoặc đất. Nếu bạn sống ở Bắc bán cầu, hãy hơi nghiêng cây gậy về phía bắc. Nếu bạn sống ở Nam bán cầu, hãy hướng nó một chút về phía nam.
- Nếu bạn không có quyền tiếp cận khu vực cỏ với đất mềm, bạn có thể ứng biến.
- Đổ đầy cát hoặc sỏi vào một cái xô nhỏ và cắm thẳng cây gậy vào giữa nó.
Bước 3. Bắt đầu lúc 7:00 sáng
Nếu bạn muốn hoàn thành đồng hồ mặt trời trong một ngày, hãy bắt đầu vào buổi sáng sau khi mặt trời mọc hoàn toàn. Khảo sát cây gậy lúc 7 giờ sáng. Khi mặt trời chiếu xuống nó, cây gậy sẽ đổ bóng. Sử dụng một trong những viên sỏi của bạn để đánh dấu vị trí mà bóng đổ trên mặt đất.
Bước 4. Quay trở lại que mỗi giờ
Đặt báo thức hoặc theo dõi đồng hồ của bạn để bạn có thể cập nhật mặt số vào đầu mỗi giờ. Quay trở lại lúc 8 giờ sáng và sử dụng một viên sỏi khác để đánh dấu vị trí bóng của cây gậy rơi trên mặt đất. Làm điều tương tự lúc 9:00 sáng, 10:00 sáng, v.v.
- Nếu bạn muốn độ chính xác lớn nhất, hãy dùng phấn để đánh dấu từng viên sỏi với thời gian chính xác mà bạn đặt nó trên mặt đất.
- Bóng sẽ di chuyển theo chiều kim đồng hồ.
Bước 5. Tiếp tục quá trình này cho đến khi chạng vạng
Quay trở lại mỗi giờ và đánh dấu nó bằng một viên sỏi trên mặt đất. Làm điều này cho đến khi không còn ánh sáng mặt trời trong ngày. Đồng hồ mặt trời của bạn sẽ hoàn tất vào cuối ngày. Chỉ cần có mặt trời chiếu sáng, bạn có thể sử dụng thiết bị đơn giản này để biết đó là mấy giờ trong ngày.
Phương pháp 2/3: Sử dụng đĩa giấy và ống hút
Bước 1. Thu thập các công cụ của bạn
Đồng hồ mặt trời dễ dàng này là một dự án tuyệt vời cho trẻ em vào ngày hè. Các công cụ cần thiết rất đơn giản - bạn có thể đã có mọi thứ bạn cần ở nhà. Các vật dụng cần có là bút màu / bút dạ, đĩa giấy, bút chì chuốt, ghim bấm, thước kẻ và ống hút thẳng bằng nhựa.
Bắt đầu chuẩn bị đĩa vào khoảng 11:30 sáng vào một ngày nắng đẹp, không có mây
Bước 2. Viết số 12 trên mép tấm
Sử dụng bút chì màu hoặc bút đánh dấu cho việc này. Lấy bút chì đã mài và đẩy nó qua tâm của tấm giấy. Tháo bút chì để bạn có một lỗ ở giữa.
Bước 3. Dùng thước kẻ để vẽ đoạn thẳng
Vẽ nó từ 12 đến lỗ bạn đã tạo ở giữa tấm. Con số này đại diện cho 12 giờ trưa.
Bước 4. Sử dụng la bàn để xác định cực thiên thể gần nhất
Ống hút của bạn, hay gnomon, phải hướng về cực thiên thể gần nhất, song song với trục của Trái đất. Đó là Bắc Cực đối với những người sống ở Bắc bán cầu. Nếu bạn sống ở Nam bán cầu, đó là Nam cực.
Bước 5. Mang đĩa ra ngoài ngay trước buổi trưa
Đặt nó trên mặt đất ở một khu vực có thể tiếp xúc với ánh nắng mặt trời cả ngày. Dán ống hút qua lỗ ở giữa đĩa.
Bước 6. Đẩy nhẹ ống hút vào
Làm điều này để nó nghiêng theo hướng của cực thiên thể gần nhất.
Bước 7. Xoay đĩa vào đúng buổi trưa
Xoay nó để bóng của ống hút thẳng hàng với đường bạn đã vẽ. Vì bạn chỉ đo giờ trong ánh sáng ban ngày, nên chiếc đĩa sẽ trông giống như một chiếc đồng hồ, chỉ hiển thị 12 giờ.
Bước 8. Cố định tấm xuống đất
Chọc một vài chiếc đinh ghim qua tấm để nó cố định ở vị trí cũ trên mặt đất.
Bước 9. Quay trở lại đĩa một giờ sau đó
Lúc 1 giờ chiều, quay lại đĩa và kiểm tra vị trí bóng của ống hút. Viết số 1 ở mép tấm, nơi bạn nhìn thấy bóng đổ.
Bước 10. Đặt báo thức và quay lại bên ngoài vào đầu mỗi giờ
Tiếp tục đánh dấu vị trí của bóng trên mép của tấm. Bạn sẽ quan sát thấy bóng đen đang di chuyển theo chiều kim đồng hồ.
Bước 11. Nói chuyện với con bạn về cái bóng
Hỏi họ tại sao họ nghĩ rằng cái bóng đang di chuyển. Giải thích điều gì đang xảy ra khi bóng đen di chuyển xung quanh mặt số.
Bước 12. Lặp lại quá trình này cho đến khi chạng vạng
Tiếp tục đánh dấu đĩa mỗi giờ cho đến khi bạn hết ánh sáng ban ngày. Lúc này, đồng hồ mặt trời sẽ hoàn tất.
Bước 13. Kiểm tra đĩa vào ngày hôm sau
Cho trẻ quay lại đĩa vào ngày nắng tiếp theo và cho bạn biết thời gian dựa trên vị trí của bóng. Thiết bị đơn giản này có thể được sử dụng để báo thời gian vào bất kỳ ngày nắng nào.
Phương pháp 3/3: Xây dựng đồng hồ mặt trời nâng cao
Bước 1. Cắt một hình tròn đường kính 20 inch từ tấm ván ép ¾ inch
Vòng tròn này sẽ là mặt đồng hồ mặt trời. Phủ sơn lót lên cả hai mặt của hình tròn bằng gỗ. Khi lớp sơn lót khô đi, hãy nghĩ xem bạn muốn đồng hồ mặt trời của mình trông như thế nào. Bạn sẽ cần chọn kiểu số, chẳng hạn như số La Mã, số chuẩn, v.v.
- Chọn màu bạn muốn sử dụng và nếu bạn thích, một hình vẽ hoặc hình minh họa để tô trên khuôn mặt.
- Phác thảo một vài thiết kế khác nhau cho đến khi bạn đã quyết định xong thứ cuối cùng.
Bước 2. Vẽ thiết kế cuối cùng của bạn trên một tờ giấy hình tròn lớn
Bạn sẽ sử dụng nó như một cây bút chì để chuyển thiết kế lên vòng tròn gỗ, vì vậy hãy vẽ nó theo tỷ lệ. Bây giờ bạn cần đưa các con số vào thiết kế, điều này sẽ yêu cầu một số phép đo chính xác. Sử dụng thước thẳng và thước đo góc để làm điều này.
- Bắt đầu với số 12 ở trên cùng, giống như mặt đồng hồ.
- Đo vị trí tâm của vòng tròn, sau đó dùng thước thẳng để vẽ một đường chính xác từ tâm 12 đến tâm.
Bước 3. Dùng thước đo góc để đo chính xác 15 độ về phía bên phải
Đánh dấu số 1 ở đó. Sử dụng bút thẳng để vẽ một đường giờ khác. Tiếp tục đánh dấu các số cách nhau chính xác 15 độ. Di chuyển theo chiều kim đồng hồ và sử dụng thước đo góc để tiếp tục đánh dấu các số. Làm việc theo cách của bạn cho đến khi bạn đến số 12. Điều này sẽ trực tiếp đối diện với số 12. Đầu tiên, chúng đại diện cho buổi trưa và nửa đêm.
- Sau đó, bắt đầu lại với 1 lần nữa cho đến khi bạn quay lại con số 12 ban đầu ở trên cùng. Các con số bây giờ được đánh dấu chính xác trên giấy.
- 24 giờ đầy đủ được thể hiện để có độ chính xác cao nhất. Khi các mùa thay đổi, vị trí của Trái đất cũng vậy. Vào mùa hè, ngày dài hơn. Vào mùa đông, chúng ngắn hơn.
- Có những ngày trong mùa hè có hơn 12 giờ ánh sáng ban ngày.
Bước 4. Sơn thiết kế của bạn lên vòng tròn gỗ
Sử dụng giấy của bạn làm giấy nến để các con số và vạch giờ khớp với những gì bạn đã đo lường một cách chính xác. Sử dụng bút sơn để đặt các con số lên gỗ, vì chúng sẽ liên quan đến công việc chi tiết tốt. Đánh dấu sơn thích hợp hơn đánh dấu vĩnh viễn, vì chúng có khả năng chống chịu tốt hơn với các yếu tố.
Bước 5. Lấy gnomon
Gnomon là một phần của đồng hồ mặt trời sẽ đổ bóng. Đó là một chiều dài của ống có ren và bạn sẽ cần nó dài khoảng hai hoặc ba inch. Đường kính của nó phải là một nửa inch. Đảm bảo rằng đường kính của gnomon rộng hơn một chút so với đường kính của chính nó. Cải tiến một đầu hình nón.
- Tổng chiều dài của ống và đầu gnomon không được dài hơn ba inch.
- Sơn gnomon bằng bất kỳ màu nào bạn muốn. Điều này sẽ giúp nó không bị gỉ.
Bước 6. Chuẩn bị trụ mặt trời để lắp
Bài đăng là mặt đồng hồ, vòng tròn bằng gỗ, sẽ được gắn trên. Bạn sẽ cần một trụ gỗ ép 4x4x8 đã được xử lý ngoài trời. Nó cần phải hoàn toàn thẳng và không có vết nứt lớn trên đó. Để gắn nó một cách chính xác, đầu của trụ phải được cắt với một góc chính xác.
- Để có được góc này, hãy lấy 90 độ trừ vĩ độ hiện tại của bạn.
- Ví dụ, nếu bạn đang ở vĩ độ 40 độ N., bạn sẽ vẽ một góc 50 độ trên 4x4.
Bước 7. Cắt góc vào bài đăng
Vẽ một đường thẳng ở các góc vuông bằng cách sử dụng hình vuông của thợ mộc. Vẽ dòng này cách đầu bài viết sáu inch. Đường thẳng là cạnh dưới cùng của góc. Dùng thước đo góc để đo, sau đó cắt góc bằng cưa bàn.
- Sau đó, đo tâm của mặt đồng hồ và khoan một lỗ ở đó.
- Kiểm tra việc gắn cột vào mặt đồng hồ bằng vít trễ 5/16 inch, chỉ để đảm bảo mọi thứ khớp với nhau đúng cách.
Bước 8. Đào hố cho trụ
Tìm một vị trí đầy nắng cho đồng hồ mặt trời của bạn và đào một cái lỗ cho bài đăng. Hãy chắc chắn rằng bạn không làm phiền bất kỳ dây cáp hoặc đường dây được chôn dưới đất nào. Đặt trụ vào lỗ. Kiểm tra để đảm bảo nó không cao hơn năm feet so với mặt đất khi đứng thẳng. Sử dụng la bàn để đảm bảo góc bạn cắt vào cột hướng về phía bắc. Sử dụng trình độ của thợ mộc để đảm bảo cột đứng chính xác theo chiều dọc.
- Cố định trụ bằng cách đổ và ninh kết bằng xi măng.
- Chờ một vài ngày trước khi lắp mặt đồng hồ, để xi măng đã khô hoàn toàn.
Bước 9. Gắn mặt đồng hồ lên bài
Sử dụng vít trễ 5/16 inch x 2 inch để gắn mặt. Vặn vít đủ để giữ mặt cố định nhưng bạn vẫn có thể lật mặt dễ dàng. Đặt mặt bích trực tiếp lên mặt đồng hồ.
- Bạn sẽ có thể nhìn thấy vít trễ trong lỗ trung tâm của mặt bích.
- Dùng tay phải để vặn ống gnomon vào mặt bích, bạn nên cầm ở tay trái.
Bước 10. Xoay mặt đồng hồ đeo tay sao cho 6 giờ sáng
và 6 giờ chiều các đường nằm ngang. Sau đó, căn chỉnh gnomon sao cho những đường thẳng giống như đang đi thẳng qua tâm. Đảm bảo rằng đường dây lúc 12 giờ trưa cũng giống như nó đang đi trực tiếp qua gnomon.
Bước 11. Đặt thời gian và đính kèm gnomon
Bạn phải đặt thời gian trong Giờ tiết kiệm ánh sáng ban ngày để đọc chính xác. Giữ cố định mặt bích bằng tay trái của bạn. Dùng tay phải để xoay mặt đồng hồ. Kiểm tra thời gian hiện tại. Tiếp tục quay mặt cho đến khi bóng của gnomon hiển thị cùng thời gian trên mặt đồng hồ mặt trời. Sử dụng bút chì để đánh dấu vị trí của bốn vít mặt bích và sau đó lấy mặt bích đi.
- Bây giờ hãy siết chặt vít trễ. Không di chuyển mặt đồng hồ khi bạn làm điều này.
- Khoan lỗ cho bốn vít và sau đó vặn mặt bích vào đồng hồ mặt trời.
- Cuối cùng, vặn gnomon vào.
