Přesný model proměnné hvězdy Cepheid: 5 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Prostor je velký. Velmi velký. Dalo by se dokonce říci, že astronomicky. To nemá na tento projekt žádný vliv, jen jsem chtěl použít slovní hříčku.

Není divu, že na noční obloze je mnoho hvězd. Někoho, kdo je ve sféře astrofyziky nebo astronomie nový, však může překvapit, když zjistí, že existuje mnoho různých typů hvězd. Jeden konkrétní typ se nazývá proměnná hvězda Cepheid a jsou krásné, zajímavé a užitečné v jednom. Na první pohled vypadají Cepheidy jako každá jiná hvězda, ale pokud pozorujete Cepheid několik nocí za sebou, všimnete si, že se zdá, že pulzuje, jeho jas se během několika dnů mění na slabší a poté jasnější. Pozorujte dostatečně dlouho a všimnete si, že se tato „pulzační období“nemění. Díky tomu jsou cefeidy jedinečné a užitečné - ukázalo se, že jejich pulzační perioda je přímo úměrná jejich velikosti, takže když spočítáme čas, za který hvězda přejde z jasného do tmavého a zase zpět, můžeme říci, jak je velký. Můžeme to pak použít ke zjištění dalších informací o hvězdě, jako je její vzdálenost, skutečná jasnost (svítivost) atd. To je vše, co potřebujete vědět, abyste pochopili, co se s tímto projektem děje, ale pokud vás to zajímá když se více nakloníte, podívejte se na tuto stránku Wikipedie na Cepheids.

Také jen pro zajímavost, můžete přijít na to, kterou Cepheid v tomto projektu modeluji? (Nápověda je na obrázku výše a odpověď je v poslední sekci)

Zásoby

- Papír (18x54cm nebo 7,1x21,3 )

- Arduino UNO a jeho kabel

- Bílá LED x3

- 220 Ω odpory x3

- 2x16 segmentový LCD

- Potenciometr 10 kΩ

- Bezpájitelný prkénko

- Dráty M-M Breadboard x12

- Dráty pro desky F-F x18

- 9V baterie a napájecí konektor

- Nějaký karton

- 500ml plastová láhev

- Black Paint & Sharpie

- Maskovací páska

- Superglue & Hot lepidlo (lepicí pistole zde bude také potřeba)

- Nůžky

Krok 1: Hvězda

Prvním problémem, který bylo třeba vyřešit, byla samotná hvězda: Jak vytvoříme zhruba sférický předmět, který je esteticky příjemný a propouští světlo? Rozhodl jsem se, že origami bude dělat tuto práci, a tak jsem hledal online sféry origami. Našel jsem jich docela dost, ale byly buď extrémně obtížné, nebo falešně inzerované (vážně, množství kvádrových 'sfér', které jsem našel na Googlu, bylo znepokojující). Po nějaké době jsem však našel jeden, který se mi líbil a který bylo po několika trénincích relativně snadné vytáhnout. Pokyny jsou následující a existuje šablona pro skládání obrázků výše.

1. Složte papír na 24 stejných proužků. Doporučil bych to rozdělit na 3 a každou část přeložit na polovinu. Pokračujte v půlení, dokud nebude celkem 24 obdélníkových částí. Záhyby by v papíru měly vytvářet malá údolí. (Viz červené čáry na obrázku 2).

2. Otočte papír a vytvořte značku v pravém horním rohu papíru. Poté spočítejte 4 záhyby a ve spodní části čtvrtého záhybu proveďte další značku. Mezi těmito dvěma značkami vytvořte diagonální záhyb. Poté přesuňte značky o dva přímé záhyby a vytvořte další diagonální přehyb. Takto pokračujte, dokud nedosáhnete konce listu. (Viz zelené čáry na druhém obrázku).

3. Po dosažení konce papíru proveďte stejné záhyby, ale šikmé v opačném směru. (tj. začněte v levém horním rohu a opakujte diagonální záhyby od kroku 2 v opačném směru). Podívejte se na modré čáry na druhém obrázku výše.

4. Najděte střed pravého okraje a označte jej. Poté proveďte diagonální přehyb na dno přímého přehybu o dva přehyby. Poté proveďte další záhyb z vrcholu tohoto rovného záhybu do středu okraje. Opakujte to pro levý okraj, opět na horní a dolní část přímého přehybu o dva záhyby. (Pokyny viz hnědé čáry na druhém obrázku).

5. Nakonec budete muset složit papír, abyste vytvořili kouli. Doporučuji si projít každý vámi vytvořený záhyb, abyste se ujistili, že jsou všechny dobře definované. Při pohledu na poslední obrázek pro orientaci složte papír tak, aby se tváře trojúhelníků označených jako A dotýkaly ploch trojúhelníků B. Po první sadě záhybů by se krátký okraj měl zakřivit do půlkruhu a když jste vše složili, výsledkem by se měl rozvinout tvar mostu na obrázku 4.

6. Abyste se dostali z můstku do koule, spojte konce můstku. Udělal jsem to tak, že jsem tváře prvních diamantů položil z každého konce na sebe a slepil je k sobě. Držte obě tváře pohromadě a vložte mezi ně několik kapek lepidla, aby držely na místě. Nakonec zajistěte všechny body v horní části hvězdy umístěním kapky superlepidla na špičku hvězdy. K tomu bych doporučil superglue, protože papír nebudete muset držet pohromadě věky, zatímco lepidlo pomalu schne a vy začnete zpochybňovat své životní volby. Spodní bod je místo, kde vstupují dráty, takže jej nechte otevřený.

Zjistil jsem, že hvězda je nejsložitější součástí tohoto projektu, ale nebylo to tak špatné, jakmile jsem pochopil, jak složit papír dohromady. Osobně bych tento míč ohodnotil na obtížnost 3 listů papíru. Bavte se a snažte se nekřičet frustrovaně.

Krok 2: Základna

Abych si vytvořil základnu, začal jsem s malou kolébkou, kterou jsem našel v krabičce s velikonočními vejci, kterou jsem dostal před několika týdny. Jednoduše jsem ho otočil naruby, ořízl na velikost tak, aby byl vysoký 7 cm (2,8 "), a poté jsem ho nabarvil na černo. Možná nemáte po ruce tento podivně specifický předmět, a tak jsem pro vás vytvořil hrubou šablonu, abyste si mohli vytvořit vlastní. z lepenky (viz obrázek 2). Jakmile to uděláte, vyřízněte na tenkém konci horního čela kruhový otvor o průměru 4 cm (1,6 palce), středový bod asi 3,5 cm (1,4 palce) od vrcholu okraj (obrázek 4). Dále vyřízněte obdélníkový otvor 7x2,5 cm (2,8x0,1 ") se středem 0,5 cm (0,2") od spodního okraje. Světla projdou kruhovým otvorem a LCD v obdélníkovém.

Dále potřebujeme něco, co by hvězdu udrželo na místě. Rozhodl jsem se, že ho nedám přímo do otvoru, protože tvar hvězdy zcela nezakrývá otvor, takže bychom byli schopni vidět obvody uvnitř základny, což je trochu nekvalitní zpracování, pokud se mě zeptáte. Chcete -li to obejít, budete potřebovat kupoli z horní části 500ml lahve s vodou (Proveďte řez asi 4 cm od vrcholu, obrázek 6) a namalujte ji černě (obrázek 8). Nechal jsem ve svém okně malé okénko, abych stále viděl základ hvězdy. Myslel jsem, že to bude vypadat hezčí, než kdyby dno jen zmizelo v propasti. Zjistil jsem, že černá barva se na láhev příliš nelepila, a tak jsem ji před přidáním barvy natřel základním nátěrem (obrázek 7). Bohužel jsem použil základní nátěr na bázi oleje a výsledek byl téměř stejně hladký jako dříve. Nepoužívejte základní nátěr na bázi oleje.

Po malování jsem vytvořil malou tubu papíru a vybarvil ji na černo. Poté se zalepilo horkým lepidlem do hrdla láhve, jak je znázorněno na obrázku 9. Účelem je maskovat dráty, když procházejí otvorem a do hvězdy, takže trubice musí být dostatečně vysoká, aby skryla všechny odkryté kabely, ale ne dostatečně vysoká, aby vytlačila hvězdu, když ji položíme dovnitř vrchní část láhve (pro výšku, kterou jsem svou láhev rozřezal, to bylo 3,5 cm / 1,4 ). Trubičku nepotřebujete, pokud jste ve své lahvi nenechali okno.

Posledním krokem bylo zajištění podpěry do jejího otvoru v základně. Horké lepidlo naneste na spodní stranu krabice, abyste neviděli nevzhledný nepořádek (obrázek 10).

Jakmile dokončíte montáž podkladu, použijte ostří na všechna místa, na která se barva nedostala. Nepřehánějte Sharpie, ale dává lesklejší povrch než barva a to se projeví ve velkém množství. Pár teček sem a tam je však v pořádku.

Krok 3: Kód

Níže připojený kód elektroniky. Jednoduše si jej stáhněte a nainstalujte do svého Arduina. Pokud nemáte Arduino IDE, můžete si stáhnout oficiální verzi zde. Stačí si vybrat verzi, která nejlépe vyhovuje vašemu zařízení a operačnímu systému (já používám verzi 1.8.12 pro Windows 7 a vyšší).

Před nahráním programu na tabuli musíte mít také knihovnu LiquidCrystal. Pokud tuto knihovnu ještě nemáte po ruce, přikládám odkaz na tu, kterou jsem použil níže. Jednoduše si stáhněte soubor.zip a vložte jej do stejné složky jako skica arduino. Není třeba jej rozepínat. Pokud se program nespustí, zde je oficiální arduino průvodce instalací a spuštěním knihoven.

LCD knihovna. (Tuto knihovnu jsem nevytvořil, ale s projektem funguje dobře. Jednoduše přejděte na odkaz a stáhněte si verzi 1.0.7 z části Soubory ke stažení. Plný kredit jde autorovi knihovny, nikoli mně).

Krok 4: Obvod

První obrázek je Schéma zapojení projektu. Jedna věc, které byste si měli všimnout, je, že LED diody jsou připevněny ke koncům vodičů, aby je bylo možné připojit k prkénku uvnitř hvězdy. K tomu a také k LCD byste měli použít vodiče MF. Jak však můžete vidět na druhém obrázku, neměl jsem po ruce pro všechny spoje dostatek drátů MF, a tak jsem improvizoval s elektrickou páskou a blu-tackem. Použil jsem elektrickou pásku k připevnění vodičů k nohám LED (obrázek 3) a pomocí blu-tacku jsem držel dráty k pinům LCD, protože stále padaly, pravděpodobně proto, že kolíky byly příliš malé na to, aby se páska dobře lepila natolik, aby unesly hmotnost drátů. Měli byste použít dráty MF, je to mnohem méně stresující. Také barevně kódujte vodiče, což vede k mnohem menšímu zmatku.

Jak je vidět na druhém obrázku, k napájení desky jsem použil 9v baterii, protože napájení z počítače by bylo obtížné.

Potenciometr byl nastaven přibližně na polovinu své maximální hodnoty (~ 5 kΩ), což zajišťovalo dobrou úroveň kontrastu obrazovky.

Krok 5: Konečné shromáždění