Работа с моделью земля луна солнце
БлогNot. Простая модель «Солнце, Земля и Луна» на Javascript
Простая модель «Солнце, Земля и Луна» на Javascript
Простая — значит, буквально на 3 картинках и одной канве. Правда, Луна, как видно «прячется» в тени Земли от Солнца, это единственное усложнение, чтобы показать принципы дальнейшей модификации примера.
Подход к позиционированию картинок использован «самый современный», то есть, мы не пересчитываем «вручную» полярные координаты в декартовы, а используем возможности яваскрипта по переносу, сдвигу и повороту плоской системы координат. С учётом всего этого, сделать скрипт с вращающимися вокруг Солнца Землёй и Луной не сложнее, чем идущие часики со стрелками.
Размер канвы в теге предполагается квадратным, хотя и не обязательно, картинки также лучше использовать квадратные. Исходник, который можно сохранить в формате файла .html , предполагает, что картинки с именами sun.png , earth.png и moon.png находятся в той же папке, что и сам скрипт. Если нужно, это легко изменить.
Числовые константы в скрипте тоже можно менять, но я был бы с этим поосторожнее, ведь мы пересчитываем всё в целые пиксельные координаты и, например, при неудачном сочетании скоростей Земли и Луны последняя может где-то «запрыгать».
Все действия по рисованию Земли подробно закомментированы, остальное, думаю, будет ясно по аналогии 🙂
Помните также, что модель с неподвижным Солнцем в середине имеет к реальности не очень много отношения, а на самом деле наша Солнечная система движется примерно вот так:
Какими будут расстояния от Земли до Солнца и ближайшей звезды, если мы решим соблюдать масштабы для объектов и расстояний между ними?
Подсчитать это несложно. Представим, что Землю мы изобразили крошечной пылинкой или маковым зёрнышком с диаметром 0,5 мм (реальный диаметр Земли, напомним,
Тогда Солнце, имеющее диаметр примерно 1390600 км, будет размером примерно с шар бильярда-американки (диаметр такого шара 57 мм, а диаметр Солнца в этом масштабе станет порядка 54,5 мм). Положить этот бильярдный шар нужно будет почти на 6 метров от пылинки (150000000 км от Земли до Солнца или примерно 5,88 м в нашем масштабе).
Где будет находиться ближайшая к нам звезда, например, Альфа Центавра, имеющая схожий с Солнцем размер и отстоящая от него на
39900000000000 км? Увы, даже не на соседней улице. Расстояние до неё в нашем масштабе составит около 1565 км и будет соответствовать расстоянию от Новосибирска до Челябинска.
08.02.2018, 13:25; рейтинг: 4197
Источник
Модель земли и солнца. (ТЕЛЛУРИЙ)
ЦЕНА: 3 500 рублей.
Школьная демонстрационная модель
Теллурий (Модель Солнце-Земля-Луна)
— динамическая модель, показывающая вращение луны и земли вокруг солнца и луны вокруг земли одновременно.
Позволяет понять механизм вращения, его специфику, научить ребенка самостоятельно определять цикличность.
Теллурий наглядно демонстрирует как происходят солнечные и лунные затмения.
Технические характеристики, комплектность:
Габаритные размеры (длина, ширина, высота), см………….. 28*20*19
Вес, кг, не более………………………………………………………………… 2,7
В комплект входят:
теллурий – 1 шт.,
подставка – 1 шт.,
батарейки (1,5 В) – 2 шт., (не всегда в комплекте)
руководство по эксплуатации – 1 шт.
Прибор закрепляется в подставке при помощи винта.
Модель Солнца – шар со съемной верхнего полушария. В нижнем полушарии установлена лампочка с глазком, через который свет Солнца падает на модель Земли и ее спутник луну.
Лампа находящиеся в солнце включается кнопкой под его основанием и питается от 3В,. Чтобы поменять батарейки, снимается крышка «Солнца» (она закреплена штырями).
Глобус Земли насажен на ось, наклоненную к плоскости земной орбиты под углом 66,5°. Вся система передач теллурия устроена так, что при обращении профильной штанги вокруг подставки против часовой стрелки глобус также вращается против часовой стрелки. Ось глобуса держит неизменное направление в пространстве, что дает возможность демонстрировать смену времен года: Зима, Весна, Лето, Осень.
Луна вращается одновременно с движением Земли также против часовой стрелки.
За один оборот Земли вокруг Солнца Луна делает 12 оборотов вокруг Земли, что соответствует двенадцати месяцам в году.
Источник
5. Наблюдение за движениями Земли с помощью теллурия (практикум)
Хотите сами увидеть, как происходят движения Земли? Сделайте теллурий (рис. 1). Теллурий — динамичная модель расположения и движения трёх тел Солнечной системы друг относительно друга: Солнца, Земли, Луны. Слово «теллурий» произошло от латинского «теллус», что в переводе на русский означает «земля».
1. Самодельный теллурий «Солнце — Земля — Луна»: а — детали; б — общий вид.
Для работы вам потребуются: карманный фонарик; 2 куска тонкой прочной проволоки длиной 10—15 см и 2—3 см (проволоку заранее приготовьте дома и принесите в класс); разноцветный пластилин; транспортир; линейка; ножницы; акварельные краски; кисточка; стаканчик для воды; фломастеры или цветные карандаши; клеящий карандаш или клей ПВА, плотный лист бумаги.
Ход работы
- Снимите с фонарика верхнюю часть корпуса со стеклом и отражателем.
Лампочка будет изображать Солнце.
Соберите теллурий, как показано на рисунке 1, б. Обратите внимание: Земля должна свободно вращаться вокруг наклонённой воображаемой оси и Солнца, а Луна — вокруг Земли.
Измерьте линейкой длину отрезанной полосы и разделите её на 12 равных частей (без припуска).
Расчертите полосу на ячейки так, как показано ниже. В каждой напишите название месяца или поставьте римские цифры.
Закрасьте месяцы разными цветами по временам года: осень — красным, зима — голубым, лето — зелёным, весна — жёлтым.
Теперь напишите в соответствующих ячейках даты:
- 22 декабря — день зимнего солнцестояния (самая длинная ночь и самый короткий день);
- 21 марта — день весеннего равноденствия (день равен ночи);
- 22 июня — день летнего солнцестояния (самый длинный день и самая короткая ночь);
- 23 сентября — день осеннего равноденствия (день равен ночи).
Наклейте готовую полоску по верхнему краю фонарика (см. рис. 1, б). Обратите внимание: проволока с укреплёнными на ней моделями планет не должна задевать бумажный край.
Продемонстрируйте и объясните смену дня и ночи на Земле и смену лунных фаз.
Проверь себя
- Верны ли утверждения: 1) Солнце — это одна из звёзд Вселенной; 2) Земля — одна из планет Солнечной системы; 3) Земля совершает один оборот вокруг Солнца за 365 суток; 4) в високосном году 365 дней; 5) Земля вращается вокруг своей оси с востока на запад; 6) смена дня и ночи — следствие вращения Земли вокруг своей оси; 7) Земля — идеально круглая.
- Допишите предложения. Земля — планета . Солнечная система — часть . Галактика — часть .
- По рисунку учебника объясните, как происходит распределение солнечных лучей по поверхности Земли в дни равноденствия.
- Вспомните и запишите главные отличия планеты Земля от других планет Солнечной системы:
- планет-гигантов;
- планет земной группы.
- Смена времён года на Земле происходит по двум главным причинам. Первая — обращение Земли вокруг Солнца. Назовите вторую.
- За какое время Земля совершает:
- один оборот вокруг своей оси;
- один оборот вокруг Солнца?
Что произойдёт на Земле, если она замедлит какое-либо из этих движений?
- Для чего существует поясное время?
- Выберите правильный ответ.
22 декабря Солнце находится в зените:
- над экватором;
- над северным тропиком;
- над южным тропиком;
- над Северным полюсом;
- над Южным полюсом;
- Что определяет на нашей планете смену времён года и продолжительность дня и ночи?
- Где на земном шаре день равен ночи круглый год? Выберите правильный вариант ответа:
- на Северном полюсе;
- на Южном полюсе;
- на экваторе.
- Что вам известно о днях весеннего и осеннего равноденствия? Когда они наступают в Северном и Южном полушариях?
- Что такое день летнего и день зимнего солнцестояния? Назовите числа, когда они наступают.
- Объясните, почему наступают полярные дни и ночи. Где их можно наблюдать?
- Пользуясь атласом, выпишите названия стран, через которые проходит нулевой (Гринвичский) меридиан.
Источник
Работа с моделью земля луна солнце
Тысячелетиями люди всматривались в небеса и старались уловить закономерности и повторы в движениях небесных тел. Причем это началось еще во времена охотников и собирателей, когда первые звезды получили свои имена.
Древние ученые использовали астролябии и прочие механизмы, которые прогнозировали расположение небесных объектов. Со временем изобрели Оррери – механическую модель нашей системы, характеризующую движение планет. Первый прототип Оррери появился раньше гелиоцентрической модели.
Первая современная модель предстала лишь в 1704 году. Ее создателями выступили Томас Топион и Джодж Грэм. Название дал Чарльз Бойль (4-й граф Оррери), который в 1713 году приказал Джону Роули построить аппарат по чертежам изобретателей.
Сегодня серьезные научные исследования проводят в астрономических лабораториях на специальном оборудовании, но повторить некоторые приборы можно и в домашних, и в школьных условиях. Этому и посвящена моя работа.
Цель работы: Сконструировать динамическую модель Оррери на основе конструктора Лего.
Задачи работы:
1. Разработать модель достаточно точную с точки зрения вращения и орбитального периода объектов, без масштаба относительно размера и расстояния.
2. Оптимизировать модель с точки зрения доступности и количества используемых материалов.
3. Собрать модель и удостовериться в ее динамических свойствах.
4. Изучить точность модели относительно орбитального периода объектов.
5. Систематизировать полученные данные.
Ни в одном источнике я не нашла русскоязычной инструкции модели для сборки Оррери или готового набора для сборки динамической модели Оррери с использованием конструктора Лего.
Актуальность и доступность
Для проектной модели я остановилась на конструкторе «Лего». Это один из самых популярных детских конструкторов, который есть в каждой семье.
Важно, что модель, представленная мною в работе доступно каждому для сборки, ведь в моем проекте используются только материалы, которые всегда под рукой у учащегося средней школы.
Особенно актуальна работа с точки зрения использования этой модели для различных школьных проектов, демонстрации опытов, командной работы, для изучения школьного материала по отдельным предметам.
Помимо навыков конструкторской работы модель помогает детям усвоить материалы учебной программы, например по географии и астрономии, за счет удобной и точной демонстрации следующих понятий:
• видимое перемещение Солнца по небу
• изменение продолжительности светового дня
• затмения Луны и Солнца.
Обзор моделей Оррери и выбор прототипа
Для того, чтобы понять, сколько моделей Оррери сегодня доступно для покупки и сборки, я исследовала рынок следующими способами.
Поиск на крупнейших торговых интернет площадках: Сайт Алиэкспресс, сайт Евау, сайт Авито
На всех трех платформах представлены были одинаковые модели, причем по практически одинаковым ценам [6]:
Поиск по крупнейшим интернет поисковикам в разделе Картинки: Поисковики Гугл и Яндекс
Модели к продаже были те же, что и на торговых площадках, однако удалось отыскать несколько моделей, собранных энтузиастами. Однако никаких инструкций для сборки или схем моделей найти не удалось [6].
Все найденные модели представлены ниже:
Поиск в литературе, специализированных каталогах и журналах предоставил следующие изображения:
Поиск на канале Ютуб дал следующие изображения из опубликованных видео:
Из коммерческих моделей для сборки в виде периодической серии удалось найти, только следующую:
Анализ моделей предоставил подтверждение, что для сборки, в настоящий момент, не представлено ни одной модели Лего. Вместе с тем, опираясь на полученные изображения, я могу сконструировать собственную модель Оррери.
За основу своей модели я взяла две работы: периодическую серию для сборки и решение Джейсона Аллемана.
Первый прототип моей модели мы собрали с папой из ежемесячной подписки журнала. Это было интересно, но долго и дорого, доступно не всем, не только из-за экономической составляющей, но и потому, что эта модель оказалась достаточно сложна в сборке.
Второй прототип благодаря фотографиям своей конструкции подсказал мне, как можно использовать зубчатую передачу для моей модели и укрепить корпусную конструкцию.
Я использовала образовательное решение LEGO MINDSTORMS Education EV3. Модель построена в приложении LDCAD.
В ходе изучения готовых моделей, я увидела, что основным элементом движущейся конструкции является механическая передача.
Я предполагаю, что в своей работе мне удастся сконструировать модель, включающую только зубчатую передачу, без использования ременной и цепной передачи.
Изучение точности модели относительно орбитального периода объектов я проводила по отношению к 1 полному обороту кривошипа.
Я изучала следующие факторы:
• Вращение Земли вокруг своей оси;
• Вращение Луны вокруг Земли;
• Вращение Солнца вокруг своей оси;
• Вращение Земли вокруг Солнца.
1. Наметить структуру работы.
2. Изучить литературу и доступные модели. Выбрать прототип.
3. С помощью Калькулятора передаточного отношения рассчитать количество шестеренок, необходимых для орбитального вращения элементов.
4. Опытным путем подобрать балки для надежного крепления шестеренок и собрать динамическую конструкцию.
5. Провести испытание конструкции.
6. Собрать опорные элементы конструкции.
7. Собрать выставочную подставку.
8. Изготовить и закрепить небесные тела.
9. Провести изучение выбранных факторов.
10. Оформить работу и подготовить презентацию.
Важнейшей частью почти каждого робота является механическая передача. В разных конструкторах предлагается несколько ее видов: зубчатая, ременная, цепная и др. [1]. Передача бывает необходима, для того чтобы передать крутящий момент с вала двигателя на колеса или другие движущиеся части робота [3]. Довольно часто требуется передать вращение на некоторое расстояние или изменить его направление, например на 180 или 90 градусов.
При всякой передаче существенную роль играет особая величина – передаточное отношение (а также передаточное число), которое надо научиться рассчитывать. Для этого необходимо знать число зубчиков на шестеренках при зубчатой или цепной передаче и диаметр шкивов при ременной передаче [2]. На крупных шестеренках число зубцов написано: например, «Z40» на самой большой. На мелких шестеренках нетрудно сосчитать самим.
Посмотрим, что происходит при зубчатой передаче. Во-первых, направление вращения ведомой оси противоположно направлению вращения ведущей оси. Во-вторых, можно заметить, что разница в размере шестеренок влияет на угловую скорость вращения ведомой оси. Каким образом?
Ведущая меньше ведомой – скорость уменьшается. Ведущая больше ведомой – скорость увеличивается (рис.1,2).
Рис.1. Понижающая шестерня
Рис.2. Повышающая передача
Если в передаче участвует несколько подряд установленных зубчатых колес, то при расчете передаточного отношения учитывается только первое и последнее из них, а остальные называются «паразитными» (рис. 3).
Рис.3. Две промежуточные шестерни – паразитные
Паразитные шестерни исполняют полезную функцию только при необходимости передачи вращения на некоторое расстояние. В остальных случаях они лишь увеличивают потери на трение. Однако зубчатую передачу можно построить таким образом, чтобы каждая шестерня выполняла полезную функцию и служила либо для увеличения, либо для уменьшения передаточного отношения [5].
Рис.4. Червячная передача
Червячная передача – это частный случай зубчатой (рис. 4), обладающий определенными свойствами. Во-первых, один оборот червяка соответствует одному зубцу любой шестерни. Значит, при расчете передаточного отношения количество зубцов червяка можно считать равным единице: z=1.
Во-вторых, червячная передача работает только в одном направлении от червяка к шестерне и блокирует движение в обратном направлении.
Нам также надо определить понятие «передаточное число».
Отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев шестерни ведущей называется передаточным числом зубчатой передачи. Также необходимо знать, что в профессиональных кругах зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестерней, а с большим — колесом.
Передаточное число важно учитывать, когда необходимо заставить двигаться механизм с определенной скоростью: чем больше передаточное число, тем медленнее вращается ведомая шестерня и наоборот [1, 3, 5].
В ходе выполнения работы мною была получена модель со следующими характеристиками:
• Каждый поворот кривошипа представляет собой 1 земной день при 1 полном обороте.
• Земля также вращается вокруг своей оси за 1 день/1 сутки.
• Луна в модели вращается вокруг Земли за 28 дней, в природе происходит оборот за 27,33 дня.
• В реальном мире Солнце не является твердым объектом, поэтому его наблюдаемая скорость вращения варьируется в зависимости от широты, на которой происходит наблюдение. Но на экваторе Солнце вращается один раз в 24,47 дней. В модели Солнце вращается 1 раз вокруг своей оси за 25 дней.
• Земля и Луна вращаются вокруг Солнца в модели за 375 дней, что на 97% соответствует среднегодовому природному вращению за 365,26 дней.
Я изучила и проанализировала полученные данные с точки зрения изучаемых факторов по отношению к 1 полному обороту кривошипа и представила результаты в Таблице 1 (Приложение 1).
Также в ходе работы мне удалось систематизировать этапы построения динамической части модели. Самый удобный способ сборки модели следующий:
Первый этап построения модели – это создание модели движения Земли вокруг Солнца.
Второй этап построения модели – это создание макета Луны.
Мы добавляем шестерни, управляющие Луной. Шестерни добавляются в конец главной редукторной системы с помощью малого поворотного стола. Этот стол имеет центральное отверстие, позволяющее Земле вращаться с другой скоростью, чем Луна.
Третий этап – построение движения Солнца вокруг оси. Для этого выводится из общего оборота главной редукторной системы Солнце через свои шестеренки и большой поворотный стол.
Ключевые фрагменты динамической части модели Оррери представлены на Схеме 1 (Приложение 2).
Я исследовала количество деталей, используемых мною для построения модели разобрав и собрав снова свою модель.
Получились следующие данные: использовано в работе 179 деталей для динамического механизма, 42 детали для основания, 124 для выставочной башни, 3 для автоматизации. Всего 348 деталей.
Для того, чтобы эту модель можно было воспроизвести снова, я собрала полную поэлементную схему используемых деталей для построения динамического механизма модели Оррери Схема 1 (Приложение 3).
Хотя элементы для основания и для выставочной башни можно набирать произвольно в зависимости от вкуса и задач, я рассчитала общее количество деталей именно моей модели.
Сводная таблица используемых деталей для построения модели Оррери представлена в Таблице 2 (Приложение 4).
В ходе работы сконструирована и выполнена динамическая модель Оррери на основе конструктора Лего (Приложение 5).
В своей работе мне удалось сконструировать модель, включающую только зубчатую передачу, без использования ременной и цепной передачи. Что полностью подтвердило мою гипотезу.
Изучение модели относительно орбитального периода объектов показало высокие результаты точности. Так точность модели не опускалась ниже 97%, а в некоторых случаях достигала и 100% точности.
Я делаю вывод, что полученная модель обладает высокой точностью, а значит, ее конструкцию можно рекомендовать для сборки другим ребятам.
Результаты изучения точности модели относительно орбитального периода объектов по отношению к 1 полному обороту кривошипа
Источник