Un model precís d'una estrella variable de cefeida: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

L’espai és gran. Molt gran. Astronòmicament, fins i tot es podria dir. Això no té cap relació amb aquest projecte, només volia fer servir el joc de paraules.

No és d’estranyar que hi hagi moltes estrelles al cel nocturn. Tanmateix, pot sorprendre a alguns que són nous en els àmbits de l'astrofísica o l'astronomia saber que hi ha molts tipus d'estrelles diferents. Un tipus particular s’anomena estrella variable de les cefeides i són belles, interessants i útils tot en un. De cop d’ull, les cefeides s’assemblen a qualsevol altra estrella, però si observeu una cefeida unes quantes nits seguides, notareu que sembla que batega, la seva brillantor canvia a una intensitat més feble i, després, al cap d’uns quants dies. Observeu-ho prou temps i notareu que aquests "períodes de pulsació" no canvien. Això és el que fa que les cefeides siguin úniques i útils: resulta que el seu període de pulsació està directament relacionat amb la seva mida, de manera que, si comptem el temps que triga l’estrella a passar de brillant a tènue i tornar de nou, podem saber fins a quin punt és gran. A continuació, podem utilitzar-ho per esbrinar més informació sobre l’estrella, fins a quin punt es troba, la seva brillantor real (lluminositat), etc. per inclinar-vos més, consulteu aquesta pàgina de Viquipèdia sobre les cefeides.

A més, per diversió, podeu esbrinar quin cefeide estic modelant en aquest projecte? (La pista es troba a la imatge superior i la resposta es troba a l'última secció)

Subministraments

- Paper (18x54cm o 7,1x21,3 )

- Arduino UNO i el seu cable

- LED blanc x3

- Resistències de 220 Ω x3

- Una pantalla LCD de 2x16 segments

- Un potenciòmetre de 10 kΩ

- Una taula de pa sense soldadura

- Filferros de taulers de pa M-M x12

- Fils de taulers de pa M-F x18

- Una bateria de 9v i un connector d'alimentació

- Una mica de cartró

- Una ampolla de plàstic de 500 ml

- Black Paint & Sharpie

- Cinta adhesiva

- Superglue & Hot cola (la pistola de cola també serà necessària aquí)

- Tisores

Pas 1: L'estrella

El primer problema a resoldre va ser l’estrella mateixa: com es fabrica un objecte aproximadament esfèric que sigui alhora estèticament agradable i permeti passar la llum? Vaig decidir que l’origami faria la feina i, per tant, vaig buscar esferes d’origami en línia. N’he trobat força, però eren extremadament difícils o s’anuncien falsament (de debò, la quantitat d’esferes cúbiques que he trobat a Google era inquietant). Tanmateix, al cap d’un temps en vaig trobar un que m’agradava i que era relativament senzill d’aconseguir després d’haver practicat algunes pràctiques. Les instruccions són les següents i hi ha una plantilla per plegar a les imatges anteriors.

1. Doblegueu el paper en 24 tires iguals. Recomanaria dividir-lo en 3 i després plegar cada secció per la meitat. Continueu reduint a la meitat fins que hi hagi 24 seccions rectangulars en total. Els plecs han de formar petites valls al paper. (Vegeu les línies vermelles de la imatge 2).

2. Doneu la volta al paper i marqueu-lo a l'extrem superior dret del paper. A continuació, compta 4 plecs i marca una altra marca a la part inferior del quart plec. Feu un plec en diagonal entre aquestes dues marques. A continuació, moveu les marques dos plecs rectes i feu-hi un altre plec diagonal. Continueu fins que arribeu al final del paper. (Vegeu les línies verdes de la segona imatge).

3. Després d’arribar al final del paper, feu els mateixos plecs però inclinats en la direcció oposada. (és a dir, comenceu a la cantonada superior esquerra i repetiu els plecs diagonals del pas 2 en la direcció oposada). Vegeu les línies blaves de la segona imatge superior.

4. Cerqueu el centre de la vora dreta i marqueu-lo. A continuació, feu un plec diagonal fins a la part inferior del plec dret dos plecs per sobre. A continuació, feu un altre plec des de la part superior d’aquest plec recte fins al centre de la vora. Repetiu-ho per la vora esquerra, de nou a la part superior i inferior del plec dret dos plecs. (Vegeu les línies marrons de la segona imatge per obtenir orientació).

5. Finalment, haureu de plegar el paper per fer l’esfera. Us recomano repassar tots els plecs que heu fet per assegurar-vos que estiguin tots ben definits. Mirant la darrera imatge com a guia, doblegueu el paper de manera que les cares dels triangles etiquetats com A toquin les cares dels triangles B. Després del primer conjunt de plecs, la vora curta s'ha de corbar en un semicercle i, quan ho hàgiu plegat tot, el resultat hauria de desplegar-se per ser la forma del pont de la imatge 4.

6. Per arribar del pont a l’esfera, connecteu els extrems del pont. Ho vaig fer col·locant les cares dels primers diamants de cadascun dels extrems i enganxant-les. Mantingueu les dues cares juntes i poseu unes gotes de superglue entre elles per mantenir-les al seu lloc. Per últim, assegureu tots els punts a la part superior de l'estrella col·locant una gota de superglue a la punta de l'estrella. Recomanaria superglue per això, ja que no haureu de mantenir el paper junt durant edats mentre la cola s’asseca lentament i comenceu a qüestionar les vostres opcions de vida. El punt inferior és on entren els cables, de manera que deixeu-lo obert.

Em va semblar que fer de l’estrella era la part més complexa d’aquest projecte, però no va ser tan dolent un cop vaig comprendre com plegar el paper. Personalment, valoraria aquesta bola amb una dificultat de 3 fulls de paper. Diverteix-te i procura no cridar frustrat.

Pas 2: la base

Per fer la meva base, vaig començar amb el petit bressol que vaig trobar dins de la caixa d’ous de Pasqua que vaig recuperar unes setmanes enrere. Simplement el vaig girar de cap a fora, el vaig retallar fins a fer-ne una mida de 7 cm (2,8 ") i després el vaig pintar de negre. És possible que no tingueu a mà aquest element estranyament específic, així que he fet una plantilla aproximada perquè la feu la vostra de cartró (vegeu la imatge 2). Quan ho hàgiu fet, talleu un forat circular a l'extrem prim de la cara superior amb un diàmetre de 4 cm (1,6 "), punt central a uns 3,5 cm (1,4") de la part superior (Imatge 4). A continuació, talleu un forat rectangular de 7x2,5cm (2,8x0,1 ") centrat a 0,5cm (0,2") de la vora inferior. Els llums passaran pel forat circular i la pantalla LCD de la rectangular.

A continuació, necessitem alguna cosa per mantenir l’estrella al seu lloc. Vaig optar per no posar-lo directament al forat, ja que la forma de l'estrella no cobreix completament el forat, de manera que hauríem pogut veure els circuits a l'interior de la base, que és una mica feixuga si se m'ho pregunta. Per evitar-ho, necessiteu la cúpula de la part superior d’una ampolla d’aigua de 500 ml (Feu el tall a uns 4 cm de la part superior, imatge 6) i pinteu-la de negre (imatge 8). Vaig deixar una petita finestra a la meva perquè encara pogués veure la base de l'estrella. Vaig pensar que quedaria més bonic que si el fons només desaparegués a l’abisme. Vaig trobar que la pintura negra no s’enganxava massa a l’ampolla, de manera que la vaig recobrir amb imprimació (imatge 7) abans d’afegir el color. Malauradament, vaig utilitzar una imprimació a base d’oli i el resultat va ser gairebé tan suau com abans. No utilitzeu una imprimació a base d’oli.

Després de pintar vaig fer un petit tub de paper i el vaig pintar de negre. Després es va enganxar al coll de l'ampolla tal com es mostra a la imatge 9 amb cola calenta. L’objectiu és camuflar els cables quan passen pel forat i cap a l’estrella, de manera que el tub ha de ser prou alt per amagar tot el cablejat exposat, però no prou alt per desplaçar l’estrella quan la reposem dins tap d'ampolla (per l'altura que vaig tallar la meva ampolla era de 3,5 cm / 1,4 ). No necessiteu el tub si no heu deixat cap finestra a l'ampolla.

L'últim pas va consistir a fixar el suport al seu forat de la base. Apliqueu la cola calenta a la part inferior de la caixa per evitar veure el desagradable embolic (imatge 10).

Un cop hàgiu acabat de muntar la base, utilitzeu un punxegut per a les taques que no arribin a la pintura. No us excediu, però, dóna un acabat més brillant que la pintura i això es mostrarà en grans quantitats. Alguns punts aquí i allà estan bé, però.

Pas 3: el codi

Adjunt a continuació, haureu de trobar el codi de l'electrònica. Simplement descarregueu-lo i instal·leu-lo al vostre Arduino. Si no disposeu de l’IDE Arduino, podeu descarregar la versió oficial aquí. Només heu de triar la versió que millor s’adapti al vostre dispositiu i sistema operatiu (faig servir la versió 1.8.12 per a Windows 7 i posteriors).

Abans de penjar el programa al vostre tauler, també heu de tenir la biblioteca LiquidCrystal. Si encara no teniu aquesta biblioteca a mà, he adjuntat un enllaç a la que he fet servir a continuació. Simplement descarregueu el fitxer.zip i poseu-lo a la mateixa carpeta que l’esbós arduino. No cal descomprimir-lo. Si el programa no s’executa, aquí teniu la guia oficial d’arduino per instal·lar i executar biblioteques.

Biblioteca LCD. (No he creat aquesta biblioteca, però funciona bé amb el projecte. Simplement aneu a l'enllaç i descarregueu la versió 1.0.7 des de la secció Descàrregues. El crèdit complet va a l'autor de la biblioteca, no a mi).

Pas 4: el circuit

La primera imatge és el diagrama de circuits del projecte. Una cosa que hauríeu de tenir en compte és que els LED s’uneixen als extrems dels cables per connectar-los a la placa mentre es troba dins de l’estrella. Heu d'utilitzar els cables M-F per a això i també per a la pantalla LCD. Tanmateix, com és possible que vegeu a la segona imatge, no tenia prou cables M-F a mà per a totes les connexions, així que vaig improvisar amb cinta elèctrica i blu-tack. Vaig utilitzar cinta elèctrica per subjectar els cables a les potes del LED (imatge 3) i vaig utilitzar blu-tack per subjectar els cables als pins LCD ja que continuaven caient, probablement perquè els pins eren massa petits perquè la cinta s’enganxés bé. suficient per suportar el pes dels cables. Hauríeu d’utilitzar cables M-F, és molt menys estressant. A més, el codi de colors dels cables, provoca una confusió molt menor.

Com es pot veure a la segona imatge, vaig utilitzar una bateria de 9v per alimentar la placa perquè hauria estat una molèstia alimentar-la mitjançant el cable de l’ordinador.

El potenciòmetre es va ajustar aproximadament a la meitat del seu màxim (~ 5 kΩ), cosa que proporcionava un bon nivell de contrast per a la pantalla.

Pas 5: l'Assemblea final