Un modello accurato di una stella variabile Cefeide: 5 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Lo spazio è grande. Molto grande. Astronomicamente così, si potrebbe anche dire. Questo non ha nulla a che fare con questo progetto, volevo solo usare il gioco di parole.

Non sorprende che ci siano molte stelle nel cielo notturno. Tuttavia, potrebbe sorprendere alcuni che sono nuovi nei regni dell'Astrofisica o dell'Astronomia apprendere che ci sono molti tipi diversi di stelle. Un tipo particolare è chiamato Stella Variabile Cefeide e queste sono belle, interessanti e utili tutte in una. A prima vista le Cefeidi sembrano proprio come qualsiasi altra stella, ma se osservi una Cefeide per alcune notti di fila, noterai che sembra pulsare, la sua luminosità cambia in più debole e poi in stati più luminosi nel corso di alcuni giorni. Osserva abbastanza a lungo e noterai che questi "periodi di pulsazione" non cambiano. Questo è ciò che rende le Cefeidi uniche e utili: si scopre che il loro periodo di pulsazione è direttamente correlato alla loro dimensione, quindi se contiamo il tempo impiegato dalla stella per passare da luminosa a fioca e viceversa, possiamo dire quanto è grande. Possiamo quindi usarlo per capire più informazioni sulla stella come quanto è lontana, la sua luminosità effettiva (luminosità), ecc. Questo è tutto ciò che devi sapere per capire cosa sta succedendo con questo progetto, ma se sei interessato per saperne di più, dai un'occhiata a questa pagina di Wikipedia sulle Cefeidi.

Inoltre, solo per divertimento, riesci a capire quale Cefeide sto modellando in questo progetto? (L'indizio è nell'immagine sopra e la risposta è nell'ultima sezione)

Forniture

- Carta (18x54 cm o 7,1x21,3 )

- Arduino UNO e il suo cavo

- LED bianco x3

- Resistenze da 220 x3

- Un LCD a 2x16 segmenti

- Un potenziometro da 10 kΩ

- Un tagliere senza saldatura

- Fili per tagliere M-M x12

- Fili per tagliere M-F x18

- Una batteria da 9v e un connettore di alimentazione

- Un po' di cartone

- Una bottiglia di plastica da 500 ml

- Vernice nera e pennarello

- Nastro adesivo

- Supercolla e colla a caldo (anche qui sarà necessaria la pistola per colla)

- Forbici

Passaggio 1: la stella

Il primo problema da risolvere è stato la stella stessa: come si fa a creare un oggetto approssimativamente sferico che sia esteticamente gradevole e lascia passare la luce? Ho deciso che l'origami avrebbe fatto il lavoro e così ho cercato online le sfere di origami. Ne ho trovati parecchi, ma erano estremamente difficili o pubblicizzati in modo falso (seriamente, la quantità di "sfere" cuboidi che ho trovato su Google era inquietante). Tuttavia, dopo un po' ne ho trovata una che mi piaceva e che era relativamente semplice da realizzare dopo un po' di pratica. Le istruzioni sono le seguenti e c'è un modello per piegare nelle immagini sopra.

1. Piega la carta in 24 strisce uguali. Consiglierei di dividerlo in 3 e poi piegare ogni sezione a metà. Continua a dimezzare finché non ci sono 24 sezioni rettangolari in totale. Le pieghe dovrebbero formare piccole valli nella carta. (Vedi le linee rosse nell'immagine 2).

2. Capovolgere la carta e fare un segno nell'angolo in alto a destra della carta. Quindi contare 4 pieghe e fare un altro segno in fondo alla quarta piega. Fai una piega diagonale tra questi due segni. Quindi sposta i segni di due pieghe diritte e fai un'altra piega diagonale lì. Continua fino a raggiungere la fine del foglio. (Vedi le linee verdi nella seconda immagine).

3. Dopo aver raggiunto la fine della carta, fai le stesse pieghe ma inclinate nella direzione opposta. (cioè inizia nell'angolo in alto a sinistra e ripeti le pieghe diagonali dal passaggio 2 nella direzione opposta). Vedi le linee blu nella seconda immagine sopra.

4. Trova il centro del bordo destro e segnalo. Quindi fai una piega diagonale sul fondo della piega dritta due volte sopra. Quindi fai un'altra piega dalla parte superiore di questa piega dritta fino al centro del bordo. Ripeti l'operazione per il bordo sinistro, di nuovo fino alla parte superiore e inferiore della piega diritta di due pieghe. (Vedi le linee marroni nella seconda immagine come guida).

5. Infine dovrai piegare la carta per realizzare la sfera. Ti consiglio di ripassare ogni piega che hai fatto per assicurarti che siano tutte ben definite. Guardando l'ultima immagine come guida, piega la carta in modo che le facce dei triangoli etichettati come A tocchino le facce dei triangoli B. Dopo la primissima serie di pieghe, il lato corto dovrebbe curvarsi in un semicerchio e quando hai piegato tutto, il risultato dovrebbe dispiegarsi per essere la forma del ponte nell'immagine 4.

6. Per andare dal ponte alla sfera, collega le estremità del ponte. L'ho fatto posizionando le facce dei primi diamanti da ciascuna estremità l'una sull'altra e incollandole insieme. Tieni insieme le due facce e metti alcune gocce di supercolla tra di loro per tenerle in posizione. Infine, fissa tutti i punti nella parte superiore della stella mettendo una goccia di supercolla sulla punta della stella. Consiglierei la supercolla per questo dato che non dovrai tenere insieme la carta per anni mentre la colla si asciuga lentamente e inizi a mettere in discussione le tue scelte di vita. Il punto in basso è dove entrano i fili, quindi lascialo aperto.

Ho scoperto che realizzare la stella è la parte più complessa di questo progetto, tuttavia non è stato così male una volta che ho capito come piegare la carta insieme. Personalmente valuterei questa palla con una difficoltà di 3 fogli di carta. Divertiti e cerca di non urlare per la frustrazione.

Passaggio 2: la base

Per realizzare la mia base ho iniziato con la piccola culla che ho trovato all'interno della scatola delle uova di Pasqua che ho ricevuto qualche settimana fa. L'ho semplicemente capovolto, tagliato a misura in modo che fosse alto 7 cm (2,8") e poi l'ho dipinto di nero. Potresti non avere questo oggetto stranamente specifico a portata di mano, quindi ho creato un modello approssimativo per te per crearne uno tuo di cartone (Vedi immagine 2). Una volta realizzato, tagliare un foro circolare nell'estremità sottile della faccia superiore con un diametro di 4 cm (1,6"), punto centrale a circa 3,5 cm (1,4") di distanza dalla parte superiore bordo (Immagine 4). Quindi tagliare un foro rettangolare 7x2,5 cm (2,8x0,1") centrato a 0,5 cm (0,2") dal bordo inferiore. Le luci passeranno attraverso il foro circolare e l'LCD in quello rettangolare.

Quindi abbiamo bisogno di qualcosa per tenere la stella in posizione. Ho scelto di non metterlo direttamente sul foro poiché la forma della stella non copre completamente il foro, quindi saremmo stati in grado di vedere il circuito all'interno della base, che è un po' scadente se me lo chiedi. Per aggirare questo problema avrai bisogno della cupola dalla parte superiore di una bottiglia d'acqua da 500 ml (Fai il taglio a circa 4 cm dalla parte superiore, Immagine 6) e dipingila di nero (Immagine 8). Ho lasciato una finestrella nella mia in modo che potessi ancora vedere la base della stella. Ho pensato che sarebbe stato più bello che se il fondo fosse semplicemente scomparso nell'abisso. Ho scoperto che la vernice nera non si attaccava troppo bene alla bottiglia, quindi l'ho rivestita di primer (Immagine 7) prima di aggiungere il colore. Sfortunatamente ho usato un primer a base di olio e il risultato è stato più o meno uniforme come prima. Non utilizzare un primer a base di olio.

Dopo aver dipinto ho realizzato un tubetto di carta e l'ho colorato di nero. È stato poi incollato nel collo della bottiglia come mostrato nell'immagine 9 con la colla a caldo. Lo scopo di questo è di camuffare i fili quando passano attraverso il foro e nella stella, quindi il tubo deve essere abbastanza alto da nascondere tutti i cavi esposti, ma non abbastanza alto da spostare la stella quando la riposiamo all'interno del tappo della bottiglia (per l'altezza che ho tagliato la mia bottiglia era di 3,5 cm / 1,4 ). Non è necessario il tubo se non hai lasciato una finestra nella bottiglia.

Il passo finale è stato quello di fissare il supporto nel suo foro nella base. Applicare la colla a caldo sul lato inferiore della scatola per evitare di vedere l'antiestetico disordine (Immagine 10).

Una volta che hai finito di assemblare la base, usa un pennarello per i punti che la vernice non ha raggiunto. Tuttavia, non esagerare con il pennarello, dà una finitura più brillante della vernice e questo si vedrà in grandi quantità. Qualche punto qua e là va bene comunque.

Passaggio 3: il codice

In allegato di seguito dovresti trovare il codice per l'elettronica. Basta scaricarlo e installarlo sul tuo Arduino. Se non hai l'IDE Arduino, puoi scaricare la versione ufficiale qui. Basta scegliere la versione più adatta al tuo dispositivo e sistema operativo (uso la versione 1.8.12 per Windows 7 e versioni successive).

Prima di caricare il programma sulla tua scheda, devi avere anche la libreria LiquidCrystal. Se non hai già questa libreria a portata di mano, ho allegato un link a quella che ho usato di seguito. Basta scaricare il file.zip e metterlo nella stessa cartella dello sketch di arduino. Non è necessario decomprimerlo. Se il programma non viene eseguito, ecco la guida ufficiale di arduino per l'installazione e l'esecuzione delle librerie.

Libreria LCD. (Non ho creato questa libreria, ma funziona bene con il progetto. Vai semplicemente al link e scarica la versione 1.0.7 dalla sezione Download. Il credito completo va all'autore della libreria, non a me).

Passaggio 4: il circuito

La prima immagine è lo schema circuitale del progetto. Una cosa che dovresti notare è che i LED sono attaccati alle estremità dei fili per collegarli alla breadboard mentre sono all'interno della stella. Dovresti usare i cavi M-F per questo e anche per l'LCD. Tuttavia, come puoi vedere nella seconda immagine, non avevo abbastanza cavi M-F a portata di mano per tutte le connessioni, quindi ho improvvisato con nastro isolante e blu-tack. Ho usato del nastro isolante per tenere i fili alle gambe del LED (Immagine 3) e ho usato il blu-tack per tenere i fili ai pin dell'LCD mentre continuavano a cadere, probabilmente perché i pin erano troppo piccoli perché il nastro si attaccasse bene abbastanza per sostenere il peso dei fili. Dovresti usare cavi M-F, è molto meno stressante. Inoltre, codificare a colori i fili, porta a molta meno confusione.

Come si può vedere nella seconda immagine, ho utilizzato una batteria da 9v per alimentare la scheda perché sarebbe stata una scocciatura alimentarla tramite il cavo del computer.

Il potenziometro è stato impostato a circa metà del suo massimo (~5 kΩ), il che ha fornito un buon livello di contrasto per lo schermo.

Passaggio 5: l'Assemblea finale