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LABORATÓRIO CIENTÍFICO INFANTIL
Periscópio para visibilidade total. Laboratório de Ciências Infantis
Diretório / Laboratório de Ciências para Crianças Antes de prosseguir com a construção de tal periscópio "que tudo vê", vamos relembrar o dispositivo de um periscópio convencional usando o exemplo de seu modelo elementar (Fig. 1).
A propósito, notamos que um periscópio real usado em equipamento militar não é, obviamente, muito simples. Ele contém prismas de espelho, uma ocular e um sistema de lentes. E tudo isso em quantidade dupla - para cada olho. No entanto, o desenho mais simples do periscópio permitirá observações interessantes. Para construí-lo, serão necessários dois espelhos retangulares idênticos, por exemplo, de bolso de uma loja de armarinhos, com tamanho aproximado de 30x40 mm. O corpo do periscópio é feito de papelão. Seção interna do tubo e cotovelos - 30x30 mm. Comprimento do tubo - 250...500 mm (comprimento excessivo não só tornará a estrutura mais pesada, mas também estreitará o campo de visão), joelho - 70...80 mm. Depois de colar o padrão do tubo, reforce sua junta com uma tira colada de papel grosso (por exemplo, papel Whatman). Na lateral dos joelhos do tubo são recortadas duas janelas de 30x30 mm, nas quais os espelhos são fixados com cola PVA, fixando-os com quatro (dois na parte superior e dois na parte inferior) fósforos, limpos de enxofre. Instale os espelhos em um ângulo de 45 graus (o lúmen da janela superior deve ser visível na janela de visualização). Nos joelhos também é feita uma janela com dimensões de 30x30 mm. Porém, parte do material cortado - uma tira de 1 cm de largura - não é retirada, mas serve para fixar o cotovelo ao tubo. Para excluir o brilho parasita (reflexo), a superfície interna do tubo e dos cotovelos é enegrecida, por exemplo, com tinta, e depois revestida com um verniz nitro incolor da marca NTs. No exterior, é aconselhável cobrir o periscópio com qualquer verniz, de preferência com verniz nitro brilhante. Isto lhe dará elegância, bem como força e resistência à umidade.
E agora consideremos o dispositivo de um periscópio “abrangente”, cujo diagrama é mostrado na Figura 2. Um espelho é instalado abaixo, como no periscópio mais simples. Mas na parte superior não há mais um espelho, mas uma pirâmide de espelhos, que lembra uma pirâmide egípcia invertida. É fixado sobre uma chapa quadrada recortada em compensado ou cartão e suspenso em quatro postes de tubo de aço de 5 ... 6 mm de diâmetro com pontas achatadas por martelo. Racks finos são necessários para não obscurecer muito a imagem visível no espelho inferior. Caso contrário, a visibilidade geral irá deteriorar-se devido às chamadas "zonas mortas" que estão fechadas à observação. A pirâmide deve ser elevada o suficiente acima da borda superior do tubo. Isso permite, se necessário, ver através do orifício de visualização toda a face espelhada da pirâmide, olhando-a um pouco de lado.
O que veremos nesse periscópio? Acontece que a imagem será “dividida” em quatro quartos, mais precisamente, quadrantes (Fig. 3). A esquerda será a vista esquerda, a superior será a vista frontal, a direita será a vista direita e a inferior será a vista traseira. Imagens de um homem estilizado mostram como o ambiente será transformado neste curioso periscópio. Após passar pelo sistema de espelhos, os reflexos das partes inferiores dos objetos observados ficarão no meio da imagem resultante, e as superiores - ao longo de seu perímetro.
Como recortar os espelhos da pirâmide para compô-la corretamente? Como são todos iguais, considere um deles. É um triângulo isósceles ABV (Fig. 4). Quando o periscópio estiver na vertical, os espelhos (faces da pirâmide) devem estar inclinados em um ângulo de 45 graus em relação ao horizonte. Cálculos matemáticos mostram que a razão dos lados do triângulo ABV será a seguinte: AB=BV=0,5ABv3=0,866AB. Para referência: a altura do BG pode ser encontrada a partir da razão AG=0,5ABv2=0,7071 AB. Os ângulos A e B são 54,736 graus e o ângulo B é 70,528 graus. Naturalmente, na prática, tal precisão não é necessária, por isso consideraremos 55 e 70 graus, respectivamente. Você também pode fazer uma pirâmide com triângulos equiláteros. Eles, como você sabe, têm todos os ângulos iguais a 60 graus, o que simplifica muito a marcação e corte do espelho (com cortador de diamante ou vidro), bem como a montagem da pirâmide. Mas, neste caso, o periscópio de Andrey “olhará” não estritamente horizontalmente, mas ligeiramente para baixo (em um ângulo de aproximadamente 10 graus em relação ao horizonte). No entanto, isso não importa muito, especialmente se a área monitorada tiver alcance limitado.
Assim, o periscópio de Andrei, como o galo dourado de Pushkin, “olha” para os quatro pontos cardeais - norte, leste, sul e oeste. E se adicionarmos pontos intermediários a eles: noroeste, nordeste, sudeste e sudoeste? É claro que então o panorama da área será apresentado de forma mais clara - na forma de oito setores (Fig. 5). As proporções desses triângulos são as seguintes: AB=BV=1,78AB, -BG=1,71AB. O ângulo B é 33 e os ângulos A e C são 73,5 graus cada. Os joelhos superiores do periscópio neste caso não precisam ser feitos. Tubo vertical de seção octogonal ou redonda. A folha superior, à qual está fixada a pirâmide do espelho, também é octogonal ou redonda. Para conectá-lo ao tubo, serão necessários quatro ou oito racks.
O formato do espelho inferior para um tubo octaédrico é mostrado na Figura 6. A marcação começa com a escolha do tamanho X, que corresponde à largura da face interna do tubo. Se for redondo, o espelho é recortado em forma de elipse. Seus parâmetros geométricos são encontrados a partir das seguintes proporções aproximadas: o eixo maior é 1,5d, o eixo menor é d, a distância interfocal é 1,8d, onde d é o diâmetro interno do tubo e do cotovelo. Como construir uma elipse pode ser encontrado no livro de referência sobre matemática superior. Primeiro, uma elipse é construída em papelão duro, recortada e certificada de que ela se ajusta bem ao tubo - ela fica ali livremente no ângulo reto. Em seguida, este modelo é aplicado sobre uma superfície espelhada e circulado com um lápis Polycolor, um cortador de vidro ou uma caneta esferográfica. Recorte uma forma oval com uma tesoura comum, mas sempre afiada, mergulhando-os, um espelho e as mãos em um balde d'água e tomando cuidado. O vidro, inclusive o vidro espelhado, na água, via de regra, é cortado sem problemas. Se, como resultado, as bordas da elipse ficarem muito irregulares, elas serão retificadas (principalmente devido a rachaduras) com uma pedra de amolar ou pedra de amolar. A face final e a borda posterior da peça resultante são envernizadas para que o substrato do espelho não descasque. Os espelhos piramidais devem ser colocados sobre uma base de compensado ou compensado, que é derrubada com pequenos cravos ou unida com cola de carpintaria, caseína e similares sobre uma moldura de tábuas de madeira e fixada na folha superior. Para instalar espelhos, use a mesma cola ou graus 88N, 88NP, BF-2 ou melhor “Moment”. Autores: A.Virshiev, V.Vladimirov
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