Извержение вулкана – зрелище необыкновенное и завораживающее. На сегодняшний день мы имеем возможность увидеть это буйство природы в архивных съемках, которые без труда можно отыскать во всемирной паутине. Присутствовать при этом зрелище вживую проблематично, да и небезопасно. Но есть замечательная альтернатива видеосъемкам и рискованным мероприятиям – сделать макет вулкана своими руками. Безусловно, до правдоподобности в этом случае будет весьма далеко, но, тем не менее, наглядная демонстрация принципа работы вулкана не оставит равнодушным маленьких исследователей.
Кроме того, ребенка полезно будет привлечь и к самому процессу изготовления, ведь совместное творчество как нельзя лучше сближает и способствует установлению доверительных отношений в семье. А если ваш школьник представит собственноручно сделанную модель вулкана в школе, например, на тематическом уроке географии, это не останется незамеченным среди одноклассников и учителей.
Итак, по поводу целесообразности все выяснили, остается только понять, как сделать макет вулкана своими руками? На первый взгляд задача весьма непростая, поскольку кажется, что необходимо приобретать какие-то специальные материалы и реактивы. И действительно, в магазинах можно приобрести готовый набор для творчества с гипсом, красками и подробными инструкциями, как сделать вулкан дома. Но можно попробовать создать модель и без специальных приготовлений, практически из подручных материалов.
Предлагаем вашему вниманию несколько идей по поводу того, из чего и как можно сделать вулкан.
Как сделать вулкан из пластилина и строительной смеси?
Нам понадобятся:
- пластиковая баклажка из-под воды;
- строительная смесь, например, штукатурка;
- пластилин;
- краски акварельные;
- ножницы;
- сода пищевая;
- уксус столовый.
Ход работы:
- Срезаем с бутылки верхушку – примерно на треть.
- Нижняя часть бутылки нам больше не нужна, а вот с верхней нужно аккуратно срезать горлышко, оставив небольшой зазор.
- Обрезанную часть обмазываем пластилином, придавая ему желаемую форму будущего вулкана.
- На пластилиновую основу наносим строительную смесь, предварительно разведенную в воде.
- В «жерло вулкана», обмазанного смесью, вставляем перевернутое горлышко от бутылки, предварительно тщательно завернув на нем крышку.
- Оставляем конструкцию в теплом сухом месте до полного высыхания смеси.
- Тем временем готовимся к демонстрации извержения вулкана при помощи акварели, уксуса и пищевой соды.
- Кисточкой окрашиваем уксус в красный цвет.
- Высохший вулкан ставим в миску или тарелку, а в «кратер» кладем 2 столовые ложки соды.
- Медленно заливаем окрашенный уксус в соду.
- Наблюдаем извержение вулкана, сделанного своими руками из пластилина и строительной смеси.
Наверняка каждый из нас при слове «землетрясение» испытывает как минимум безразличие, а чаще все же крайне негативные эмоции. Однако несколько молодых дизайнеров решили несколько изменить наше отношение к этому природному явлению, показав, что даже землетрясение может стать источником вдохновения.
Устройство The Quakescape 3D Fabricator было создано дизайнером Джеймсом Буком (James Boock) в ответ на землетрясение в Крайстчерче в Новой Зеландии. Устройство берет данные о землетрясении, предоставляемые сайтом Geo-net, и воплощает их в искусстве путем использования технологии Arduino и макета уменьшенного в масштабе Крайстчерча: механизм раскрашивает разными цветами те локации, где имели место подземные толчки. Этот макет выступает в качестве чистого холста и позволяет краскам двигаться вокруг ландшафта, создавая удивительные яркие картины. Таким образом, статистические данные трансформируются в функциональное искусство.
Каждый цвет представляет толчки различной магнитуды и проходит по двум горизонтальным осям при помощи шаговых двигателей, приводимых в движение посредством G-code, вырабатываемого через Arduino. Это позволяет насадкам двигаться над точными местами прохождения землетрясения.
После того как местоположение определено, краска перекачивается в контейнеры через трубы и выталкивается через насадки. Именно в этот момент точные данные о землетрясении преобразуются в художественную форму.
Первоначальная идея трансформации данных о землетрясении в визуальное представление принадлежала соавтору проекта Джошу Ньюсам-Уайту (Josh Newsome-White). Также в реализации концепции участвовали Брук Боуэрс (Brooke Bowers), Ханна Уоррен (Hannah Warren), Джордж Редмонд (George Redmond), Ричи Стюарт (Richie Stewart) и Филиппа Шипли (Philippa Shipley).
Добрый день, мозгочины ! Сегодня расскажу вам о занятной самоделке — сейсмографе, который вполне возможно сделать в домашних условиях .
На фото представлено изображение «барабана» сейсмографа, который показывает четыре землетрясения, зафиксированные в один и тот же день на моей станции в Денвере; два в Мексике и два на противоположной стороне мира, на Суматре.
На вездесущих смартфонах есть сейсмо-приложения, которые используют встроенный акселерометр для фиксации толчков земной коры, но они могут обнаружить только очень грубые, мощные толчки. Сейсмограф, предлагаемый в этом руководстве, может фиксировать движение грунта менее 50 мкм/сек (человеческий волос около 100мкм), то есть он фиксирует то, что не ощущается.
Чувствительность этой самоделки позволяет зарегистрировать толчки более 6.5 баллов по всему миру, и меньшей магнитуды на конкретной местности. Но, конечно же, фильтрация механическая и электронная фильтрация в этом приборе ограничивает чувствительность самоделки.
Шаг 1: Сравнение с промышленными аналогами
Если данный сейсмограф поместить в достаточно тихом, устойчивом месте, таком как подвал, то вы сможете собирать данные в фоновом режиме через USB порт вашего компьютера с помощью бесплатного софта и не нагружать процессор. А качество данных позволяет достойно конкурировать с промышленными сейсмографами.
Обратите внимание на фото, что самодельный сейсмограф, так же как и профессиональный, хорошо различает первичные и вторичные волны, а также поверхностные волны, что позволяет определить расстояние до эпицентра с достаточной точностью.
Шаг 2: Компоненты
Сейсмограф состоит из четырех основных компонентов, каждый из которых я опишу в подробностях. Общая стоимость деталей будет около $300 — $350, а софт бесплатный.
Шаг 3: Механические компоненты
Механика этого сейсмографа выполнена в вертикальном короткопериодном варианте, который настраивается на частоту волны около 1.5-2сек, что дает сильную реакцию на P и S волны землетрясения. Существует возможность для изменения ширины, но размеры рычага, наклон пружины и ее натяжение имеют решающее значение.
Деревянная снова прибора допустима в условиях стабильной влажности, но если она обработана несколькими слоями краски. Алюминий может быть использован в качестве основы, но имеются вопросы по его тепловому расширению. Если все же использовать металл, то немагнитный.
Шаг 4: Механический датчик
Шаг 5: Лезвие рычага
Лезвие канцелярского ножа используется как «шарнир» рычага с точечным контактом. Само лезвие закрепляется на алюминиевом рычаге в V-образную прорезь, что позволяет рычагу свободно двигаться вверх и вниз. Рычаг сделан из алюминия шириной 3.2см и толщиной 0.3см, именно из алюминия, чтобы он не порождал магнитное поле при взаимодействии с магнитной подковой.
Деревянная стойка приклеена к основанию столярным клеем, и еще с нижней стороны укреплена саморезом так, чтобы сам саморез не мешал настроечным болтам, с помощью которых сейсмограф выравнивается по горизонтали.
Шаг 6: Пружина
Характеристики пружины являются определяющими. Если она слишком жесткая, магнитная подкова, установленная на рычаге, будет тяжело перемещаться по вертикали. Параметры моих пружин таковы: 6.35х82.55х0.63 – 3 штуки.
Установите пружины, контролируя уровнем горизонталь рычага, и закрепите их на опоре. А для крепления рычага и третьей пружины используйте немагнитное крепление.
Шаг 7: Катушка
Я использовал магнитную подкову с силой притяжения 13,6кг. Закрепите магнит на рычаге с помощью немагнитных латунных или алюминиевых болтов и гаек.
Катушка по бокам ограничена двумя 7см-ми дисками из 3мм-ой ДВП, поскольку она является диэлектрик. Сама катушка намотана на деревянный сердечник диаметром 2.54см и толщиной 1см. А вообще, габариты катушки зависят от магнита-подковы. К боковым дискам добавляем деревянные шайбы для удобства крепления. Во всей основе катушке просверлено отверстие под немагнитный болт.
Для намотки катушки используем провод №26, а еще лучше №30. В боковом диске катушки сверлим небольшое отверстие, продеваем в него провод и оставляем наружный конец около 30см. А затем мотаем катушку. Второй конец, оставляем тоже около 30см. Я немного автоматизировал этот процесс: основу катушки надел на болт, болт вставил в дрель, и на малых оборотах, аккуратно наматывал провод.
Шаг 8: Магнитный демпфер
Если рычаг сейсмографа не демпфировать, то он будет по инерции колебаться вверх вниз в течение нескольких секунд или минут. И реакция рычага на первый толчок может скрыть приходящие волны в диапазоне от от 1 до 25сек., поэтому его нужно быстро возвращать в состояние покоя. Можно использовать для этого масло, но этот способ грязный и зависит от температуры.
Магнитный демпфер состоит из медного клина, который проходит через сильное магнитное поле, создаваемое 4-мя очень мощными неодимовыми магнитами. Лезвие и латунный болт не имеют магнитных свойств, но корпус магнитит, поэтому неодимовые магниты просто прилеплены к нему, а чтоб все не слиплось, установлены распорные болты.
Поскольку корпус демпфера не укреплен на деревянной основе, то чтобы он не смещался, он должен быть достаточно тяжелым. Для этого пластины демпфера 5х7см я сделал тройными.
Шаг 9: Магнитный демпфер – вид сбоку
В каждой пластине я просверлил 3 отверстия диаметром 6.5мм. Магниты 2.5х2х0.6 я расположил в противоположной полярности по 2 на сторону:
S | N
N | S
Клин 4.5х3.2см изготовлен медного листа №24. Можно использовать лист тяжелее, но не легче. В крепежном болте клин можно припаять, а зазор между ним и магнитами выставить около 3мм.
Шаг 10: Усилитель
Опробовав несколько вариантов усилителя сигнала, я выбрал представленный. Это стабильный усилитель с авто-обнулением и защитой от низкочастотных шумов.
Вывод для сигнала времени необязательный и не нужный при выводе на ПК. Но участок цепи: 100к резистор — TL082 — 68k резистор обязателен.
Шаг 11: Схема
Я спаял мой усилитель на монтажной плате, и воткнул его в пластиковый корпус. Добавил разъемы на корпус и 100к подстроечный резистор на переднюю панель.
Шаг 12: Электропитание
Усилитель требует питания в +12/-12В. Обратите внимание, как подходят положительные и отрицательные провода к регулятору напряжения.
Шаг 13: Аналогово-цифровой конвертер
Я использую Dataq DI-158U Analog/Digital converter, но это устаревшая модель с 12 битным разрешением.
Dataq DI-145 и Dataq DI-149 имеют 10 битное разрешение, но они могут вносить нежелательные шумы в сигнал.
DI-155 является дорогой моделью, но он 13 битный и программируемый. Так что при +/- 5V можно получить 1.2 МВ разрешение, что в 16 раз лучше, чем у менее дорогих моделей, и он также будет производить меньше шума в сигнале.
Шаг 14: Программное обеспечение
Вы можете использовать софт, поставляемый с конвертором, но есть более подходящее программное обеспечение, уже специализированное для наших целей. К примеру, я использую бесплатную программу под названием AmaSeis А-1.
Шаг 15: Изолирующий короб
Вся механика сейсмографа должна быть помещена в плотно закрытый, герметичный короб, чтобы избежать помех, вызванных движением потоков воздуха. Я сделал короб из пенополистирола, и накрыл куском ДСП, тем самым, придав ему устойчивости.
Шаг 16: Регулировка демпфера
Для регулировки поднятия демпфера возьмите небольшой кусок картона 2х1.3см и прикрепите его не тонкую нить или леску длиной около метра. Другой конец нити прикрепите к палке.
Откройте крышку короба и опустите картон на рычаг, ближе к болту крепления демпфера, не заде при этом пружину. Пропустите нить по верху короба и накройте крышкой. Подождите минуту-две, и резко дерните нить. Если же начальный прогиб идет вверх, а не вниз, сделайте реверс на усилителе. Если прогиб/отскок в диапазоне между 12:1 и 15:1, демпфер настроен правильно.
Если отношение меньше, чем 12:1 , то корпус демпфера подвиньте так, чтоб он охватывал большую часть клина. Если больше чем 15:1, то, соответственно подвиньте корпус демпфера в другую сторону. Так же демпфирование можно настраивать, меняя зазор между клином и магнитами.
Шаг 17: Момент истины
После регулировки самоделки демпфирования вы готовы ловить землетрясение. Будьте терпеливы, этот процесс может занять от нескольких дней до недели или больше. В зависимости от того, где вы живете, вы можете ожидать толчка в среднем от 3 до 10 дней. Чем ближе к тектоническому разлому, тем чаще.
Может быть, вам повезет, и вы зафиксируете большое землетрясение, как это сделал я с 9 бальным землетрясением в Японии 11 марта 2011 года, которое вызвало разрушительное цунами. Я записывал волны от этого землетрясения более четырех часов. Земля звенела, как колокол.
Удачи и хорошей мозгоохоты !
У Вас часто двигаются предметы? Вы ощущаете удары? Это обычное землетрясение, которых происходит десятками раз в день по всему миру. Чтобы его определить нужен специальный инструмент - сейсмограф. Для того что бы иметь в доме сейсмограф не обязательно жить в городе где это привычное явление. Вам достаточно проживать в районе стройки, железной дороги. При помощи сейсмографа вы можете узнавать, какие колебания земной коры происходят возле вашего дома когда, к примеру, проходит электричка. Где его приобрести, и стоит ли его покупать, если можно сделать своими руками?
В основу любого сейсмографа входит массивный маятник. От того как вы его подвесите на основании будет зависеть какие колебания, горизонтальные или вертикальные, будут регистрироваться.
Для конструкции сейсмографа подойдет как металлическая, так и железная основа. Она должна быть тяжелой и жесткой. Место, на котором будут регистрировать показания, должно состоять из бумаги и барабана, отлично подойдет часовой механизм.
Когда начинаются колебания, происходит смещение основания и маятник при помощи рычагов заставляет двигаться перья. Получается зигзагообразная запись. Высота и шаг показывают характер колебаний.
От передаточного отношения рычажного механизма зависит чувствительность сейсмографа (рис.А). Чем больше – тем выше. Что бы были видны линии, можно закоптить поверхность барабана свечой или зарисовать фломастером, способным рисовать на пластиковой кальке. На рисунке Б показан прибор, в привод самописца которого введен второй рычаг. Само перо при помощи собственного веса прижимается к барабану.
Часовой механизм, используемый в сейсмографе, изготовить самому тяжеловато, поэтому можно использовать набор «Юный часовщик».
Бумагу следует менять 2 раза в сутки, но если вы предусмотрите для пера второй зажим, как на рис. А, то срок службы сейсмографа увеличится вдвое. Так же можно увеличить время на один полный оборот барабана применив две шестеренки от игрушек. Маленькую установить на ось часовой стрелки, а та что больше - со своей осью, - на пластиковое стекло часов.
Сейсмограф готов и вы можете измерять колебания, происходящие вокруг вас.
Предложенная модель вулкана легко изготовляется в домашних условиях. Она может стать эффектной имитацией того процесса, который происходит в недрах нашей Земли. Изготовление объекта поделено на 2 логические части. Первая часть – это изготовление вулканического конуса. Вторая часть – это собственно демонстрация процесса извержения магмы.
1. Изготовление вулканического конуса
Для изготовления модели конуса вам понадобится:
1. Пластиковая бутылка.
2. Пластилин.
3. Ножницы.
4. Любая строительная смесь – гипс, шпаклевочная масса, сухой клей для плитки, готовые штукатурные смеси.
В первую очередь срезаем с пластиковой бутылки верхнюю треть.
Нижнюю часть отбрасываем – она нам больше не понадобится. С оставленной верхней трети маникюрными ножницами аккуратно срезаем горлышко с небольшим пластиковым зазором – она будет играть роль кратера нашего будущего вулкана.
Обрезанный пластиковый конус обмазываем пластилином, моделируя форму будущего вулкана.
На него наносим, размешанную с водой, любую строительную смесь.
На фотографии – смесь клея для плитки и акриловой шпаклевки, но подойдет гипс, цемент или готовая сухая штукатурка.
В конус, плотно и живописно обмазанный шпаклевкой, вставляем перевернутую верхушку от бутылки с плотно закрытой крышечкой.
Чтобы масса затвердела, подсохла и окрепла, оставляем потенциальный вулкан на несколько часов в сухом месте.
2. Демонстрация извержения вулкана
Для имитации извержения вулкана нам потребуется сода, 100 мл уксуса и красная акварельная краска.
Кисточкой намываем акварельную краску в стакан с уксусом.
Чем больше будет красящего вещества, тем зрелищнее будет извержение.
Конус лучше поставить в блюдо или миску, чтобы нашей «лавой» не испачкать стол, а в условный кратер насыпаем 2 чайные ложки соды.
