En nøyaktig modell av en Cepheid -variabel stjerne: 5 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Plassen er stor. Veldig stor. Astronomisk sett kan man til og med si. Det har ingen betydning for dette prosjektet, jeg ville bare bruke ordspillet.

Det er ingen overraskelse at det er mange stjerner på nattehimmelen. Det kan imidlertid overraske noen som er nye innen astrofysikk eller astronomi å lære at det er mange forskjellige typer stjerner. En bestemt type kalles en Cepheid -variabel stjerne, og disse er vakre, interessante og nyttige alt i ett. På et øyeblikk ser Cepheids ut som alle andre stjerner, men hvis du observerer en Cepheid for noen netter på rad, vil du legge merke til at den ser ut til å pulse, lysstyrken endres til å bli svakere og lysere tilstander i løpet av noen dager. Observer lenge nok, og du vil legge merke til at disse 'pulseringsperioder' ikke endres. Dette er det som gjør Cepheids unik og nyttig - det viser seg at pulseringsperioden deres er direkte relatert til størrelsen, så hvis vi teller tiden det tar stjernen å gå fra lys til dim og tilbake igjen, kan vi fortelle hvor stor den er. Vi kan deretter bruke dette til å finne ut mer informasjon om stjernen som hvor langt den er, dens faktiske lysstyrke (Luminosity), etc. Det er omtrent alt du trenger å vite for å forstå hva som skjer med dette prosjektet, men hvis du er interessert For å lene deg mer, sjekk ut denne Wikipedia -siden om Cepheids.

Bare for moro skyld kan du finne ut hvilken Cepheid jeg modellerer i dette prosjektet? (Hintet er på bildet ovenfor og svaret er i den siste delen)

Rekvisita

- Papir (18x54cm eller 7,1x21,3 )

- Arduino UNO og kabelen

- Hvit LED x3

- 220 Ω motstander x3

- En 2x16 segment LCD

- Et 10 kΩ potensiometer

- Et loddefritt brødbrett

- M-M brødbrettledninger x12

- M-F brødbrettledninger x18

- Et 9v batteri og en strømkontakt

- Noe papp

- En 500 ml plastflaske

- Svart maling og Sharpie

- Maskeringstape

- Superlim og varmt lim (limpistolen vil også være nødvendig her)

- Saks

Trinn 1: Stjernen

Det første problemet å løse var selve stjernen: Hvordan lager vi et grovt sfærisk objekt som både er estetisk tiltalende og slipper gjennom lys? Jeg bestemte meg for at origami ville gjøre jobben og så på nettet etter origamisfærer. Jeg fant ganske mange, men de var enten ekstremt vanskelige eller feilaktig annonsert (seriøst, mengden kubiske "kuler" jeg fant på Google var urovekkende). Etter en stund fant jeg imidlertid en jeg likte, og som var relativt enkel å trekke av etter noen få øvinger. Instruksjonene er som følger, og det er en mal for å brette inn bildene ovenfor.

1. Brett papiret i 24 like store strimler. Jeg vil anbefale å dele den i 3 og deretter brette hver seksjon i to. Fortsett å halvere til det er 24 rektangulære seksjoner totalt. Foldene skal lage små daler i papiret. (Se de røde linjene i bilde 2).

2. Snu papiret og merk det i øvre høyre hjørne av papiret. Teller deretter 4 bretter over og sett et nytt merke nederst i den fjerde brettet. Lag en diagonal fold mellom disse to merkene. Flytt deretter merkene to rette bretter over og lag en annen diagonal fold der. Fortsett med dette til du har nådd slutten av papiret. (Se de grønne linjene i det andre bildet).

3. Etter at du har nådd slutten av papiret, gjør du de samme brettene, men skråt i motsatt retning. (dvs. start i øverste venstre hjørne og gjenta diagonale bretter fra trinn 2 i motsatt retning). Se de blå linjene i det andre bildet ovenfor.

4. Finn midten av høyre kant og merk den. Lag deretter en diagonal fold til bunnen av den rette brettet to bretter over. Lag deretter en ny brett fra toppen av denne rette brettet til midten av kanten. Gjenta dette for venstre kant, igjen til toppen og bunnen av den rette brettet to bretter over. (Se de brune linjene i det andre bildet for veiledning).

5. Til slutt må du brette papiret for å lage kula. Jeg anbefaler å gå over hver fold du har laget for å sikre at de alle er veldefinerte. Når du ser på det siste bildet for veiledning, bretter du papiret slik at ansiktene til trekantene merket som A berører ansiktene til B -trekanter. Etter det aller første settet med bretter, skal kortsiden kurve seg til en halvcirkel, og når du har brettet alt, skal resultatet brette ut til å være broformen i bilde 4.

6. For å komme fra broen til sfæren, koble enden av broen. Jeg gjorde dette ved å plassere ansiktene til de første diamantene fra hver ende på hverandre og lime dem sammen. Hold de to ansiktene sammen og legg noen dråper superlim mellom dem for å holde dem på plass. Til slutt, sikre alle punktene på toppen av stjernen ved å plassere en dråpe superlim på stjernens spiss. Jeg vil anbefale superlim for dette, da du ikke trenger å holde papiret sammen i evigheter mens limet sakte tørker og du begynner å stille spørsmål ved dine livsvalg. Det nederste punktet er hvor ledningene kommer inn, så la det stå åpent.

Jeg syntes å gjøre stjernen til å være den mest komplekse delen av dette prosjektet, men det var ikke så ille når jeg først fikk tak i hvordan jeg bretter papiret sammen. Jeg vil personlig rangere denne ballen med en vanskelighetsgrad på 3 papirark. Ha det gøy og prøv å ikke skrike av frustrasjon.

Trinn 2: Basen

For å lage min base begynte jeg med den lille vuggetingen jeg fant inne i påskeeggboksen jeg fikk noen uker tilbake. Jeg snudde den rett og slett, trimmet den ned i størrelse slik at den var 7 cm høy og malte den deretter svart. Du har kanskje ikke denne merkelig spesifikke varen tilgjengelig, så jeg lagde en grov mal for å lage din egen ut av papp (se bilde 2). Når du har gjort det, skjærer du et sirkulært hull i den tynne enden av toppflaten med en diameter på 4 cm (1,6 "), midtpunktet omtrent 3,5 cm (1,4") fra toppen kant (Bilde 4). Skjær deretter et rektangulært hull 7x2,5cm (2,8x0,1 ") sentrert 0,5cm (0,2") fra nedre kant. Lysene går gjennom det sirkulære hullet og LCD -skjermen i det rektangulære hullet.

Deretter trenger vi noe for å holde stjernen på plass. Jeg valgte å ikke sette den direkte på hullet ettersom formen på stjernen ikke dekker hullet helt, så vi ville ha kunnet se kretsløpet inne i basen, noe som er litt slitsomt utførelse hvis du spør meg. For å komme deg rundt dette trenger du kuppelen fra toppen av en 500 ml vannflaske (Gjør kuttet omtrent 4 cm fra toppen, Bilde 6) og mal den svart (Bilde 8). Jeg forlot et lite vindu i mitt, slik at jeg fremdeles kunne se foten av stjernen. Jeg trodde det ville se penere ut enn om bunnen bare forsvant i avgrunnen. Jeg fant ut at den svarte malingen ikke feste seg så godt til flasken, så jeg belegget den i primer (bilde 7) før jeg la til fargen. Dessverre brukte jeg en oljebasert primer, og resultatet var ganske så jevnt som før. Ikke bruk en oljebasert primer.

Etter maling laget jeg et lite rør med papir og farget det i svart. Den ble deretter limt inn i halsen på flasken som vist på bilde 9 med varmt lim. Formålet med dette er å kamuflere ledningene når de går gjennom hullet og inn i stjernen, så røret må være akkurat høyt nok til å skjule alle de eksponerte ledningene, men ikke høy nok til å forskyve stjernen når vi hviler den inne i flasketopp (for høyden jeg klippet flasken min var den 3,5 cm). Du trenger ikke slangen hvis du ikke har forlatt et vindu i flasken.

Det siste trinnet var å feste støtten i hullet i basen. Påfør det varme limet på undersiden av esken for å unngå å se det stygge rotet (Bilde 10).

Når du er ferdig med å montere basen, bruker du en skarpe for alle stedene malingen ikke nådde. Ikke overdriv skarpheten, men den gir en blankere finish enn maling, og dette vil vises i store mengder. Noen få prikker her og der er imidlertid greit.

Trinn 3: Koden

Vedlagt nedenfor bør du finne koden for elektronikken. Bare last den ned og installer den på Arduino. Hvis du ikke har Arduino IDE, kan du laste ned den offisielle versjonen her. Bare velg den versjonen som passer best for enheten og operativsystemet (jeg bruker versjon 1.8.12 for Windows 7 og nyere).

Før du laster opp programmet til brettet ditt, må du også ha LiquidCrystal -biblioteket. Hvis du ikke allerede har dette biblioteket tilgjengelig, har jeg lagt ved en lenke til det jeg brukte nedenfor. Bare last ned.zip -filen og legg den i samme mappe som arduino -skissen. Det er ikke nødvendig å pakke den ut. Hvis programmet ikke kjører, er her den offisielle arduino -guiden for å installere og kjøre biblioteker.

LCD -bibliotek. (Jeg har ikke laget dette biblioteket, men det fungerer godt med prosjektet. Bare gå til lenken og last ned versjon 1.0.7 fra nedlastingsdelen. Full kreditt går til bibliotekets forfatter, ikke meg).

Trinn 4: Kretsløpet

Det første bildet er kretsdiagrammet for prosjektet. En ting du bør legge merke til er at lysdiodene er festet til endene på ledninger for å koble dem til brødbrettet mens de er inne i stjernen. Du bør bruke M-F-ledningene til dette og også til LCD-skjermen. Som du kanskje kan se på det andre bildet, hadde jeg imidlertid ikke nok M-F-ledninger for hånden for alle tilkoblingene, så jeg improviserte med elektrisk tape og blu-tack. Jeg brukte elektrisk tape til å holde ledningene til LED-bena (Bilde 3), og jeg brukte blu-tack for å holde ledningene til LCD-pinnene mens de fortsatte å falle av, sannsynligvis fordi pinnene var for små til at båndet kunne feste seg godt nok til å bære vekten av ledningene. Du bør bruke M-F-ledninger, det er mye mindre stressende. Fargekoder også ledningene, det fører til mye mindre forvirring.

Som det kan sees på det andre bildet, brukte jeg et 9v batteri til å drive kortet fordi det ville ha vært en problemfri å få strøm fra det via datakabelen.

Potensiometeret ble satt til omtrent halvveis til maks (~ 5 kΩ), noe som ga et godt kontrastnivå for skjermen.

Trinn 5: Den siste forsamlingen