O zi buna, creier! Astăzi vă voi povesti despre un amuzant de casă- seismograf, ceea ce este foarte posibil face acasa.
Fotografia prezintă un „tobă” seismograf care arată patru cutremure înregistrate în aceeași zi la stația mea din Denver; doi în Mexic și doi pe partea opusă pace la Sumatra.
Telefoanele inteligente omniprezente au aplicații seismice care folosesc un accelerometru încorporat pentru a înregistra tremurături în scoarța terestră, dar pot detecta doar tremurături foarte aspre și puternice. Seismograful furnizat în acest manual poate înregistra mișcarea solului mai mică de 50 µm/sec (părul uman este de aproximativ 100 µm), ceea ce înseamnă că surprinde ceea ce nu se simte.
Sensibilitatea acestui produs de casă vă permite să înregistrați tremor de peste 6,5 puncte în întreaga lume și o magnitudine mai mică într-o anumită zonă. Dar, desigur, filtrarea mecanică și electronică în acest dispozitiv limitează sensibilitatea produsului de casă.
Pasul 1: Comparație cu analogii industriali
Dacă acest seismograf este plasat într-un loc destul de liniștit, stabil, cum ar fi un subsol, atunci puteți colecta date în fundal prin portul USB al computerului folosind software-ul gratuit și nu încărcați procesorul. Iar calitatea datelor îi permite să concureze cu seismografele industriale.
Vă rugăm să rețineți în fotografie că seismograf de casă, precum și unul profesional, distinge bine între undele primare și secundare, precum și undele de suprafață, ceea ce face posibilă determinarea distanței până la epicentru cu suficientă precizie.
Pasul 2: Componente
Seismograful are patru componente principale, fiecare dintre ele pe care le voi descrie în detaliu. cost total piesele vor costa aproximativ 300 USD - 350 USD, iar software-ul este gratuit.
Pasul 3: Componente mecanice
Mecanica acestui seismograf este realizată într-o versiune verticală de scurtă perioadă, care este reglată la o frecvență a undei de aproximativ 1,5-2 secunde, ceea ce oferă un răspuns puternic la undele de cutremur P și S. Este posibilă modificarea lățimii, dar dimensiunea pârghiei, înclinarea arcului și tensiunea acestuia sunt critice.
Lemnul din nou al dispozitivului este acceptabil în condiții de umiditate stabilă, dar dacă este prelucrat cu mai multe straturi de vopsea. Aluminiul poate fi folosit ca bază, dar există întrebări cu privire la dilatarea sa termică. Dacă tot folosești metal, atunci este nemagnetic.
Pasul 4: senzor mecanic
Pasul 5: Lama pârghiei
Lama cuțitului este folosită ca „pivot” al pârghiei cu un contact punctual. Lama în sine este atașată de un braț de aluminiu într-o crestătură în formă de V, ceea ce permite brațului să se miște liber în sus și în jos. Maneta este realizata din aluminiu cu o latime de 3,2 cm si o grosime de 0,3 cm, si anume din aluminiu, astfel incat sa nu genereze un camp magnetic la interactiunea cu o potcoava magnetica.
Suportul din lemn este lipit de bază cu lipici de tâmplărie și este, de asemenea, întărit cu un șurub autofiletant pe partea inferioară, astfel încât șurubul autofiletant în sine să nu interfereze cu șuruburile de reglare cu care seismograful este aliniat orizontal.
Pasul 6: primăvara
Caracteristicile primăverii sunt decisive. Daca este prea rigid, potcoava magnetica montata pe brat va fi greu de miscat pe verticala. Parametrii arcurilor mele sunt urmatorii: 6,35x82,55x0,63 - 3 bucati.
Instalați arcurile, nivelând maneta pe orizontală și fixați-le pe suport. Iar pentru a monta pârghia și al treilea arc, folosiți o montură nemagnetică.
Pasul 7: bobina
Am folosit o potcoavă magnetică cu o forță de tragere de 13,6 kg. Fixați magnetul pe braț cu șuruburi și piulițe nemagnetice din alamă sau aluminiu.
Bobina este delimitată pe părțile laterale de două discuri de 7 cm din fibră de 3 mm, deoarece este un dielectric. Bobina în sine este înfășurată pe un miez de lemn cu un diametru de 2,54 cm și o grosime de 1 cm. În general, dimensiunile bobinei depind de magnetul de potcoavă. Adăugăm șaibe din lemn pe discurile laterale pentru ușurință de fixare. O gaură este găurită prin toată baza bobinei pentru un șurub nemagnetic.
Pentru înfășurarea bobinei, folosim firul # 26 și chiar mai bine # 30. Faceți o mică gaură în discul lateral al bobinei, treceți un fir în el și lăsați capătul exterior la aproximativ 30 cm. Și apoi înfășurăm bobina. Al doilea capăt, mai lăsăm și vreo 30cm. Am automatizat puțin acest proces: am pus baza bobinei pe șurub, am introdus șurubul în burghiu și, la viteze mici, am înfășurat cu grijă firul.
Pasul 8: amortizor magnetic
Dacă brațul seismografului nu este amortizat, acesta va oscila în sus și în jos prin inerție pentru câteva secunde sau minute. Iar reacția pârghiei la primul șoc poate ascunde undele primite în intervalul de la 1 la 25 de secunde, așa că trebuie revenit rapid la starea de repaus. Puteți folosi ulei pentru asta, dar această metodă este murdară și depinde de temperatură.
Amortizorul magnetic este format dintr-o pană de cupru care trece printr-un câmp magnetic puternic creat de 4 magneți de neodim foarte puternici. Lama și șurubul din alamă nu sunt magnetice, dar carcasa este magnetită, așa că magneții de neodim sunt pur și simplu lipiți de el și, pentru ca totul să nu se lipească, sunt instalate șuruburi distanțiere.
Deoarece corpul amortizorului nu este întărit cu o bază din lemn, acesta trebuie să fie suficient de greu pentru a nu se mișca. Pentru aceasta, am triplat plăcile amortizoare de 5x7cm.
Pasul 9: amortizor magnetic - vedere laterală
În fiecare placă am făcut 3 găuri cu diametrul de 6,5 mm. Am plasat magneții 2,5x2x0,6 în polaritate opusă, 2 pe fiecare parte:
S | N
N | S
Pana 4,5x3,2cm realizata foaie de cupru nr. 24. Se poate folosi o foaie mai grea, dar nu mai ușoară. Pena poate fi lipită în șurubul de montare, iar spațiul dintre acesta și magneți poate fi setat la aproximativ 3 mm.
Pasul 10: amplificator
După ce am încercat mai multe opțiuni pentru un amplificator de semnal, am ales-o pe cea prezentată. Este un amplificator stabil cu auto-zero și protecție împotriva zgomotului de joasă frecvență.
Ieșirea pentru semnalul de timp este opțională și nu este necesară la ieșirea către un computer. Dar secțiunea circuitului: rezistor 100k - TL082 - rezistor 68k este necesar.
Pasul 11: schematic
Mi-am lipit amplificatorul pe o placă de circuit și l-am înfipt într-o carcasă de plastic. S-au adăugat conectori la carcasă și un trimmer de 100k pe panoul frontal.
Pasul 12: alimentare
Amplificatorul necesită alimentare + 12 / -12V. Observați cum se potrivesc conductorii pozitiv și negativ la regulatorul de tensiune.
Pasul 13: convertor analog-digital
Folosesc convertizorul analog/digital Dataq DI-158U, dar este un model mai vechi cu rezoluție de 12 biți.
Dataq DI-145 și Dataq DI-149 au o rezoluție de 10 biți, dar pot introduce zgomot nedorit în semnal.
DI-155 este un model scump, dar este pe 13 biți și este programabil. Deci la +/- 5V puteți obține o rezoluție de 1,2MV, care este de 16 ori mai bună decât modelele mai puțin costisitoare și, de asemenea, va produce mai puțin zgomot în semnal.
Pasul 14: software
Puteți utiliza software-ul furnizat împreună cu convertorul, dar există un software mai potrivit deja specializat pentru scopurile noastre. De exemplu, folosesc un program gratuit numit AmaSeis A-1.
Pasul 15: cutie izolatoare
Toți mecanicii seismografului ar trebui să fie găzduiți într-o cutie ermetic închisă, pentru a evita interferențele din cauza mișcării aerului. Am făcut o cutie din polistiren expandat și am acoperit-o cu o bucată de PAL, dându-i astfel stabilitate.
Pasul 16: reglarea amortizorului
Pentru a regla ridicarea amortizorului, luați o bucată mică de carton de 2x1,3 cm și atașați-o cu un fir subțire sau o linie de aproximativ un metru lungime. Atașați celălalt capăt al firului de băț.
Deschideți capacul cutiei și coborâți cartonul pe pârghie, mai aproape de șurubul de fixare al amortizorului, fără a atinge arcul. Treceți firul peste partea de sus a cutiei și acoperiți cu un capac. Așteptați un minut sau două și trageți firul de fir. Dacă deviația inițială crește în loc de jos, inversați amplificatorul. Dacă deviația / revenirea este între 12: 1 și 15: 1, amortizorul este reglat corect.
Dacă raportul este mai mic de 12: 1, atunci mutați carcasa amortizorului astfel încât să acopere cel mai pană. Dacă este mai mare de 15: 1, atunci, în consecință, mutați carcasa amortizorului pe cealaltă parte. Amortizarea poate fi ajustată și prin schimbarea distanței dintre pană și magneți.
Pasul 17: momentul adevărului
După ajustare de casă amortizare ești gata să prinzi un cutremur. Aveți răbdare, acest proces poate dura de la câteva zile la o săptămână sau mai mult. În funcție de locul în care locuiești, te poți aștepta la un șoc în medie de 3 până la 10 zile. Cu cât este mai aproape de falia tectonică, cu atât mai des.
Poate că ești norocos și înregistrezi un cutremur mare, așa cum am făcut eu cu cutremurul de 9 grade din Japonia din 11 martie 2011, care a provocat un tsunami devastator. Înregistrez valuri de la acest cutremur de peste patru ore. Pământul sună ca un clopot.
Noroc și bine vânătoare de creier!
Un seismograf este un dispozitiv pentru înregistrarea vibrațiilor scoarței terestre. Iar vibrațiile provoacă adevărate cutremure, chiar și foarte îndepărtate, explozii și alte tremurături, cauzate, de exemplu, de mișcarea trenurilor grele încărcate sau de munca mașinilor care împing piloți. Viteza de propagare a „valurilor” unor astfel de vibrații este diferită - de la 3,5 la 7 km / s ...
Și acum - despre dispozitivul în sine. Suntem siguri că realizarea acestuia va fi interesantă și pentru tine. În plus, problema nu este atât de dificilă.
Baza oricărui seismograf este un pendul masiv. Depinde cum să-l atârnăm pe bază dacă înregistrăm vibrații orizontale sau verticale. Cert este că atunci când suprafața pământului (și odată cu ea tot ce stă pe ea) este deplasată, pendulul rămâne în repaus prin inerție. Datorită acestui fapt, este posibil să se măsoare cât de mult „merg” obiectele din jur în raport cu masa sa nemișcată.
Designul seismografului nu va ridica întrebări dacă studiați cu atenție cifrele. Acestea prezintă două versiuni ale dispozitivului: A - pentru înregistrarea deplasărilor orizontale ale pământului, B - verticală. Din experiență, să spunem, este mai bine să nu „pierdeți timpul cu fleacuri”. dimensiunile per total baze si rame. Aceste părți din lemn sau metal trebuie să fie rigide și masive. Recorderele sunt tobe cu hârtie care se rotește încet cu ajutorul unui mecanism de ceas, pe care elementele de scris trasează o linie dreaptă. Vibrațiile solului fac ca baza să se miște, iar pendulul prin pârghii face ca penele să se miște. Rezultatul este o înregistrare sub formă de linii în zig-zag, a căror înălțime și înălțime pot fi folosite pentru a judeca natura oscilațiilor.
Sensibilitatea seismografului este stabilită de raportul de viteză al mecanismului de pârghie (în figura A, acesta este raportul b la a). Cu cât este mai mare, cu atât sensibilitatea este mai mare. Dar e mai bine să experimentezi. În caz contrar, chiar și mișcarea în jurul apartamentului va răspunde la tremurul stiloului. Pentru „scris” este mai bine să folosiți un pix capabil să scrie pe hârtie de calc din plastic, sau să fumați suprafața tobei cu o flacără de lumânare și să uscați stiloul, sub formă de ac. În dispozitivul B, o a doua pârghie este introdusă în unitatea de înregistrare, iar stiloul este apăsat pe tambur din cauza propriei greutăți. În caz contrar, tamburul ar trebui să fie așezat vertical și să vină cu un sistem inteligent de pârghii.
Cel mai dificil nod dintr-un seismograf este mecanismul de ceas. Nu poți să o faci singur. Dar poți folosi setul „Watchmaker” sau un ceas cu alarmă vechi.
Când tamburul se rotește direct din axa în sensul acelor de ceasornic, hârtia de pe el va trebui schimbată de două ori pe zi. Furnizarea unui al doilea clip pentru stilou (prezentat pe seismograful A) dublează durata de viață. Este suficient doar să rearanjați elementul de scriere după 12 ore pe o nouă „pistă”. Dar este mai bine să mânuiești și să iei o pereche de unelte potrivite din jucăriile pentru copii. Aseaza-l pe cel mic pe axa acelui orelor, iar pe cel mare cu axa proprie pe „sticla” de plastic al ceasului. Atunci timpul pentru o revoluție completă a tamburului va crește de multe ori. Și, desigur, este necesar să se asigure disponibilitatea și ușurința înlocuirii hârtiei sau a tamburului în sine.
Construirea unui seismograf acasă
și aplicarea acesteia pentru studiul vibrațiilor mecanice
Lucrarea studiază posibilitatea creării unui seismograf la domiciliu pentru detectarea și înregistrarea vibrațiilor mecanice de diverse origini. Metode de cercetare: căutarea și analiza informațiilor pe o anumită temă în surse diferite; vizită la Muzeul Geologic care poartă numele Vernadsky la Moscova și studiul seismografului; proiecta; efectuarea de experimente. Pe baza literaturii studiate, a fost selectat un model de seismograf mecanic ca fiind cel mai simplu de realizat și a fost elaborată o schemă pentru asamblarea acestuia. A fost testat seismograful mecanic vertical asamblat. Cu ajutorul acestuia, fluctuațiile blatului mesei de mai sus mașină de spălat, vibrații ale podelei în lift, podeaua în cameră la săritul coarda și vibrații rampe de scăriîn clădirea liceului. Seismogramele obținute în timpul experimentului pot fi folosite pentru studiul vibrațiilor mecanice de diverse origini. Concluzie: Un seismograf asamblat acasă este ieftin și ușor de utilizat. Domeniu de aplicare: seismograful este aplicabil pentru înregistrarea vibrațiilor mecanice de diferite naturi. Consumatori potențiali: profesori și studenți. Seismograful este potrivit pentru utilizare într-o clasă de fizică pentru lucrări de cercetare, atelier de laboratorși un experiment demonstrativ la studierea temei „Vibrații mecanice” în clasele a 9-a și a 10-a.
Fișiere:
- Prezentare: Construirea unui seismograf acasă Accesat 10 ianuarie 2018 2:25 (6,8 MB)
- Textul lucrării: Crearea unui seismograf acasă Accesat 10 ianuarie 2018 2:25 (5,8 MB)
Rezultatele evaluării inter pares
Harta expertă a etapei interraionale 2017/2018 (Experți: 3)
Total puncte: 12,3
Un seismograf este un dispozitiv pentru înregistrarea vibrațiilor scoarței terestre. Iar vibrațiile provoacă adevărate cutremure, chiar și foarte îndepărtate, explozii și alte tremurături, cauzate, de exemplu, de mișcarea trenurilor grele încărcate sau de munca mașinilor care împing piloți. Viteza de propagare a „valurilor” unor astfel de vibrații este diferită - de la 3,5 la 7 km / s ...
Și acum - despre dispozitivul în sine. Suntem siguri că realizarea acestuia va fi interesantă și pentru tine. În plus, problema nu este atât de dificilă.
Baza oricărui seismograf este un pendul masiv. Depinde cum să-l atârnăm pe bază dacă înregistrăm vibrații orizontale sau verticale. Cert este că atunci când suprafața pământului (și odată cu ea tot ce stă pe ea) este deplasată, pendulul rămâne în repaus prin inerție. Datorită acestui fapt, este posibil să se măsoare cât de mult „merg” obiectele din jur în raport cu masa sa nemișcată.
Designul seismografului nu va ridica întrebări dacă studiați cu atenție cifrele. Acestea prezintă două versiuni ale dispozitivului: A - pentru înregistrarea deplasărilor orizontale ale pământului, B - verticală. Din experiență, să spunem, este mai bine să nu „pierdeți timpul cu fleacuri” în dimensiunile generale ale bazei și cadrului. Aceste părți din lemn sau metal trebuie să fie rigide și masive. Recorderele sunt tobe cu hârtie care se rotește încet cu ajutorul unui mecanism de ceas, pe care elementele de scris trasează o linie dreaptă. Vibrațiile solului fac ca baza să se miște, iar pendulul prin pârghii face ca penele să se miște. Rezultatul este o înregistrare sub formă de linii în zig-zag, a căror înălțime și înălțime pot fi folosite pentru a judeca natura oscilațiilor.
Sensibilitatea seismografului este stabilită de raportul de viteză al mecanismului de pârghie (în figura A, acesta este raportul b la a). Cu cât este mai mare, cu atât sensibilitatea este mai mare. Dar e mai bine să experimentezi. În caz contrar, chiar și mișcarea în jurul apartamentului va răspunde la tremurul stiloului. Pentru „scris” este mai bine să folosiți un pix capabil să scrie pe hârtie de calc din plastic, sau să fumați suprafața tobei cu o flacără de lumânare și să uscați stiloul, sub formă de ac. În dispozitivul B, o a doua pârghie este introdusă în unitatea de înregistrare, iar stiloul este apăsat pe tambur din cauza propriei greutăți. În caz contrar, tamburul ar trebui să fie așezat vertical și să vină cu un sistem inteligent de pârghii.
Cel mai dificil nod dintr-un seismograf este mecanismul de ceas. Nu poți să o faci singur. Dar poți folosi setul „Watchmaker” sau un ceas cu alarmă vechi.
Când tamburul se rotește direct din axa în sensul acelor de ceasornic, hârtia de pe el va trebui schimbată de două ori pe zi. Furnizarea unui al doilea clip pentru stilou (prezentat pe seismograful A) dublează durata de viață. Este suficient doar să rearanjați elementul de scriere după 12 ore pe o nouă „pistă”. Dar este mai bine să mânuiești și să iei o pereche de unelte potrivite din jucăriile pentru copii. Aseaza-l pe cel mic pe axa acelui orelor, iar pe cel mare cu axa proprie pe „sticla” de plastic al ceasului. Atunci timpul pentru o revoluție completă a tamburului va crește de multe ori. Și, desigur, este necesar să se asigure disponibilitatea și ușurința înlocuirii hârtiei sau a tamburului în sine.
Și acum despre dispozitivul în sine. Suntem siguri că realizarea acestuia va fi interesantă și pentru tine. În plus, problema nu este atât de dificilă.
Baza oricărui seismograf este un pendul masiv. Depinde cum să-l atârnăm pe bază dacă înregistrăm vibrații orizontale sau verticale. Cert este că atunci când suprafața pământului (și odată cu ea tot ce stă pe ea) este deplasată, pendulul rămâne în repaus prin inerție. Datorită acestui fapt, este posibil să se măsoare cât de mult „merg” obiectele din jur în raport cu masa sa nemișcată.
Designul seismografului nu va ridica întrebări dacă studiați cu atenție cifrele. Acestea prezintă două versiuni ale dispozitivului: A - pentru înregistrarea deplasărilor orizontale ale pământului, B - verticală. Din experiență, să spunem, este mai bine să nu „pierdeți timpul cu fleacuri” în dimensiunile generale ale bazei și cadrului. Aceste părți din lemn sau metal trebuie să fie rigide și masive. Recorderele sunt tobe cu hârtie care se rotește încet cu ajutorul unui mecanism de ceas, pe care elementele de scris trasează o linie dreaptă. Vibrațiile solului fac ca baza să se miște, iar pendulul prin pârghii face ca penele să se miște. Rezultatul este o înregistrare sub formă de linii în zig-zag, a căror înălțime și înălțime pot fi folosite pentru a judeca natura oscilațiilor.
Sensibilitatea seismografului este stabilită de raportul de viteză al mecanismului de pârghie (în figura A, acesta este raportul b la a). Cu cât este mai mare, cu atât sensibilitatea este mai mare. Dar e mai bine să experimentezi. În caz contrar, chiar și mișcarea în jurul apartamentului va răspunde la tremurul stiloului. Pentru „scris” este mai bine să folosiți un pix capabil să scrie pe hârtie de calc din plastic, sau să fumați suprafața tobei cu o flacără de lumânare și să uscați stiloul, sub formă de ac. În dispozitivul B, o a doua pârghie este introdusă în unitatea de înregistrare, iar stiloul este apăsat pe tambur din cauza propriei greutăți. În caz contrar, tamburul ar trebui să fie așezat vertical și să vină cu un sistem inteligent de pârghii.
Cel mai dificil nod dintr-un seismograf este mecanismul de ceas. Nu poți să o faci singur. Dar poți folosi setul „Watchmaker” sau un ceas cu alarmă vechi.
Când tamburul se rotește direct din axa în sensul acelor de ceasornic, hârtia de pe el va trebui schimbată de două ori pe zi. Furnizarea unui al doilea clip pentru stilou (prezentat pe seismograful A) dublează durata de viață. Este suficient doar să rearanjați elementul de scriere după 12 ore pe o nouă „pistă”. Dar este mai bine să mânuiești și să iei o pereche de unelte potrivite din jucăriile pentru copii. Aseaza-l pe cel mic pe axa acelui orelor, iar pe cel mare cu axa proprie pe „sticla” de plastic al ceasului. Atunci timpul pentru o revoluție completă a tamburului va crește de multe ori. Și, desigur, este necesar să se asigure disponibilitatea și ușurința înlocuirii hârtiei sau a tamburului în sine.
Da. Vladis, Moscova.