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LABORATORIO CIENTÍFICO INFANTIL
Periscopio para una visión panorámica. laboratorio de ciencias para niños
Directorio / Laboratorio de ciencias para niños Antes de comenzar a construir un periscopio que "todo lo ve", recordemos la estructura de un periscopio convencional usando el ejemplo de su modelo elemental (Fig. 1).
Por cierto, observamos que un periscopio real utilizado en equipamiento militar es, por supuesto, muy complicado. Contiene prismas de espejo, un ocular y un sistema de lentes. Además, todo esto es el doble: para cada ojo. Sin embargo, incluso un periscopio del diseño más simple permitirá realizar observaciones interesantes. Para construirlo necesitarás dos espejos rectangulares idénticos, por ejemplo, espejos de bolsillo de una mercería, de aproximadamente 30x40 mm. El cuerpo del periscopio está fabricado en cartón. La sección interna de la tubería y los codos es de 30x30 mm. Longitud de la tubería: 250...500 mm (una longitud excesiva no solo hará que la estructura sea más pesada, sino que también reducirá el campo de visión), codos: 70...80 mm. Después de pegar el patrón de la tubería, fortalezca su unión con una tira pegada de papel grueso (por ejemplo, papel Whatman). Desde el lado de los codos, se cortan en la tubería dos ventanas de 30x30 mm de tamaño, en las que se fijan los espejos con cola PVA, fijándolos con cuatro (dos en la parte superior e inferior) cerillas, limpias de azufre. Instale los espejos en un ángulo de 45 grados (el espacio libre de la ventana superior debe ser visible en la ventana de visualización). También se realiza una ventana de 30x30 mm a la altura de las rodillas. Sin embargo, parte del material cortado, una tira de 1 cm de ancho, no se retira, sino que se utiliza para fijar el codo a la tubería. Para eliminar los reflejos perdidos (exposición a la luz), la superficie interior de la tubería y los codos se ennegrece, por ejemplo, con tinta y luego se recubre con barniz nitro incoloro de la marca NTs. Es recomendable cubrir el exterior del periscopio con cualquier barniz, preferiblemente barniz nitro brillante. Esto le dará elegancia, además de fuerza y resistencia a la humedad.
Ahora veamos el diseño de un periscopio "completo", cuyo diagrama se muestra en la Figura 2. En la parte inferior, como en el periscopio más simple, se instala un espejo. Pero en la parte superior ya no hay un espejo, sino una pirámide de espejos, que recuerda a una egipcia invertida. Se fija sobre una chapa cuadrada cortada de madera contrachapada o de madera prensada y se suspende sobre cuatro soportes fabricados con un tubo de acero de 5...6 mm de diámetro con los extremos aplanados con un martillo. Se necesitan soportes delgados para no oscurecer mucho la imagen visible en el espejo inferior. De lo contrario, la visibilidad panorámica se deteriorará debido a las llamadas "zonas muertas", que están cerradas a la observación. La pirámide debe elevarse lo suficientemente alto por encima del borde superior de la tubería. Esto permite, si es necesario, ver a través del orificio de observación toda la cara especular de la pirámide, mirándola un poco desde un lado.
¿Qué veremos en tal periscopio? Resulta que la imagen se "dividirá" en cuatro cuartos, más precisamente, cuadrantes (Fig. 3). El de la izquierda mostrará la vista izquierda, el de arriba mostrará la vista frontal, el de la derecha mostrará la vista derecha y el de abajo mostrará la vista trasera. Imágenes de un hombre estilizado muestran cómo se transformará el entorno en este curioso periscopio. Después de pasar por el sistema de espejos, los reflejos de las partes inferiores de los objetos observados aparecerán en el medio de la imagen resultante, y los superiores, a lo largo de su perímetro.
¿Cómo recortar los espejos de la pirámide para poder componerla correctamente? Como todos son iguales, veamos uno de ellos. Es un triángulo isósceles ABC (Fig. 4). Cuando el periscopio se coloca verticalmente, los espejos (las caras de la pirámide) deben estar inclinados en un ángulo de 45 grados con respecto al horizonte. Los cálculos matemáticos muestran que la razón de los lados del triángulo ABC será la siguiente: AB=BV=0,5ABv3=0,866AB. Como referencia: la altura del BG se puede encontrar a partir de la relación AG=0,5ABv2=0,7071AB. Los ángulos A y B miden 54,736 grados y el ángulo B mide 70,528 grados. Naturalmente, en la práctica tal precisión no es necesaria, por lo que tomaremos 55 y 70 grados, respectivamente. También puedes hacer una pirámide a partir de triángulos equiláteros. Como sabes, todos sus ángulos son iguales a 60 grados, lo que simplifica enormemente el marcado y corte del espejo (con un cortador de diamante o vidrio), así como el montaje de la pirámide. Pero en este caso, el periscopio de Andrei no "mirará" estrictamente horizontalmente, sino ligeramente hacia abajo (en un ángulo de aproximadamente 10 grados con respecto al horizonte). Sin embargo, esto no importa mucho, especialmente si el espacio que se está viendo tiene un alcance limitado.
Así, el periscopio de Andrei, como el gallo dorado de Pushkin, "mira" las cuatro direcciones cardinales: norte, este, sur y oeste. Pero ¿y si les añadimos también direcciones intermedias: noroeste, noreste, sureste y suroeste? Está claro que entonces el panorama de la zona se presentará con mayor claridad, en forma de ocho sectores (Fig. 5). Las relaciones de aspecto de estos triángulos son las siguientes: AB=BV=1,78AB,-BG=1,71AB. El ángulo B mide 33 grados y los ángulos A y B miden 73,5 grados cada uno. En este caso, no es necesario realizar las curvas superiores del periscopio. Tubo vertical de sección octogonal o redonda. La hoja superior a la que se fija la pirámide de espejos también es octogonal o redonda. Para conectarlo a la tubería necesitarás cuatro u ocho rejillas.
La forma del espejo inferior para un tubo octogonal se muestra en la Figura 6. El marcado comienza seleccionando el tamaño X, que corresponde al ancho del borde interior del tubo. Si es redondo, el espejo se recorta en forma de elipse. Sus parámetros geométricos se encuentran a partir de las siguientes relaciones aproximadas: el eje mayor es 1,5d, el eje menor es d, la distancia interfocal es 1,8d, donde d es el diámetro interno de la tubería y el codo. Puede encontrar cómo construir una elipse en el libro de referencia sobre matemáticas superiores. Primero, construyen una elipse sobre cartón duro, la recortan y se aseguran de que encaje bien con la tubería; encaja libremente allí en el ángulo deseado. Luego, esta plantilla se aplica a la superficie del espejo y se delinea con un lápiz Polytsvet, un vidriero o un bolígrafo. Recorta el óvalo con unas tijeras normales, pero siempre afiladas, sumergiéndolas, el espejo y las manos en un balde de agua y tomando precauciones. El vidrio, incluido el cristal de espejo, normalmente se puede cortar sin problemas en agua. Si al final los bordes de la elipse resultan demasiado desiguales, se pulen (principalmente para evitar grietas) con una piedra de afilar o de afilar. El extremo y el borde de la parte posterior de la pieza de trabajo resultante se recubren con barniz para que la base del espejo no se desprenda. Es recomendable colocar los espejos piramidales sobre una base de madera contrachapada o tableros duros, que se derriba con pequeños clavos o se une con colas de carpintería, caseína y similares sobre un marco de tablones de madera y fijado a la hoja superior. Para instalar espejos, utilice el mismo pegamento o las marcas 88N, 88NP, BF-2 o, mejor aún, "Moment". Autores: A.Virshiev, V.Vladimirov
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