Um modelo preciso de uma estrela variável cefeida: 5 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

O espaço é grande. Muito grande. Astronomicamente, pode-se até dizer. Isso não tem relação com este projeto, eu só queria usar o trocadilho.

Não é nenhuma surpresa que existam muitas estrelas no céu noturno. No entanto, pode surpreender alguns que são novos no reino da Astrofísica ou Astronomia saber que existem muitos tipos diferentes de estrelas. Um tipo particular é chamado de Estrela Variável Cefeida e elas são lindas, interessantes e úteis juntas. À primeira vista, as Cefeidas se parecem com qualquer outra estrela, mas se você observar uma Cefeida por algumas noites seguidas, notará que ela parece pulsar, seu brilho muda para mais turvo do que para estados mais brilhantes no decorrer de alguns dias. Observe por bastante tempo e você perceberá que esses 'períodos de pulsação' não mudam. Isso é o que torna as cefeidas únicas e úteis - acontece que seu período de pulsação está diretamente relacionado ao seu tamanho, então, se contarmos o tempo que leva para a estrela passar de brilhante para escurecido e vice-versa, podemos dizer o quão grande ela é. Podemos então usar isso para descobrir mais informações sobre a estrela, como a distância que ela está, seu brilho real (luminosidade), etc. Isso é tudo que você precisa saber para entender o que está acontecendo com este projeto, mas se você estiver interessado para aprender mais, confira esta página da Wikipedia sobre Cefeidas.

Além disso, apenas por diversão, você consegue descobrir qual Cepheid estou modelando neste projeto? (A pista está na imagem acima e a resposta está na última seção)

Suprimentos

- Papel (18x54cm ou 7.1x21,3 )

- Arduino UNO e seu cabo

- LED branco x3

- resistores de 220 Ω x3

- Um LCD de segmento 2x16

- Um potenciômetro de 10 kΩ

- Uma placa de ensaio sem solda

- Fios de tábua de pão M-M x12

- Fios de placa de ensaio M-F x 18

- Uma bateria de 9v e um conector de alimentação

- Um pouco de papelão

- Uma garrafa de plástico de 500ml

- Tinta preta e Sharpie

- Fita adesiva

- Supercola e cola quente (a pistola de cola também será necessária aqui)

- Tesoura

Etapa 1: a estrela

O primeiro problema a resolver foi a própria estrela: como fazemos um objeto quase esférico que é esteticamente agradável e deixa passar a luz? Eu decidi que o origami faria o trabalho e então procurei esferas de origami na Internet. Eu encontrei alguns, mas eles eram extremamente difíceis ou falsamente anunciados (sério, a quantidade de "esferas" cubóides que eu encontrei no Google era perturbadora). No entanto, depois de um tempo, descobri um de que gostei e que era relativamente simples de tirar depois de alguns treinos. As instruções são as seguintes, e há um modelo para dobrar nas imagens acima.

1. Dobre seu papel em 24 tiras iguais. Eu recomendaria dividi-lo em três e dobrar cada seção ao meio. Continue reduzindo pela metade até que haja 24 seções retangulares no total. As dobras devem fazer pequenos vales no papel. (Veja as linhas vermelhas na imagem 2).

2. Vire o papel e faça uma marca no canto superior direito do papel. Em seguida, conte 4 dobras e faça outra marca na parte inferior da quarta dobra. Faça uma dobra diagonal entre essas duas marcas. Em seguida, mova as marcas duas dobras retas e faça outra dobra diagonal ali. Continue até chegar ao final do artigo. (Veja as linhas verdes na segunda imagem).

3. Depois de chegar ao final do papel, faça as mesmas dobras, mas inclinadas na direção oposta. (ou seja, comece no canto superior esquerdo e repita as dobras diagonais da etapa 2 na direção oposta). Veja as linhas azuis na segunda imagem acima.

4. Encontre o centro da borda direita e marque-o. Em seguida, faça uma dobra diagonal na parte inferior da dobra reta, duas dobras para cima. Em seguida, faça outra dobra do topo dessa dobra reta até o meio da borda. Repita isso para a borda esquerda, novamente para a parte superior e inferior da dobra reta em duas dobras. (Veja as linhas marrons na segunda imagem para orientação).

5. Por fim, você precisará dobrar o papel para fazer a esfera. Recomendo revisar cada dobra que você fez para garantir que estão todas bem definidas. Olhando para a última imagem para orientação, dobre o papel de forma que as faces dos triângulos marcados como A estejam tocando as faces dos triângulos B. Após o primeiro conjunto de dobras, a borda curta deve se curvar em um semicírculo e quando você tiver dobrado tudo, o resultado deve se desenrolar para ser a forma de ponte na imagem 4.

6. Para ir da ponte à esfera, conecte as extremidades da ponte. Fiz isso colocando as faces dos primeiros diamantes de cada extremidade uma na outra e colando-as. Segure as duas faces juntas e coloque algumas gotas de supercola entre elas para mantê-las no lugar. Por último, prenda todas as pontas no topo da estrela, colocando uma gota de supercola na ponta da estrela. Eu recomendaria a supercola para isso, pois você não terá que segurar o papel por muito tempo enquanto a cola seca lentamente e você começa a questionar suas escolhas de vida. O ponto inferior é onde os fios entram, então deixe-o aberto.

Descobri que fazer a estrela é a parte mais complexa deste projeto, mas não foi tão ruim assim que peguei o jeito de dobrar o papel. Eu pessoalmente classificaria esta bola com uma dificuldade de 3 folhas de papel. Divirta-se e tente não gritar de frustração.

Etapa 2: a base

Para fazer minha base, comecei com o pequeno berço que encontrei dentro da caixa de ovo de Páscoa que recebi algumas semanas atrás. Eu simplesmente o virei do avesso, cortei-o no tamanho para que tivesse 7 cm (2,8 ") de altura e, em seguida, pintei-o de preto. Você pode não ter este item específico à mão, então fiz um esboço para você fazer o seu próprio de papelão (veja a imagem 2). Depois de fazer isso, corte um orifício circular na extremidade fina da face superior com um diâmetro de 4cm (1,6 "), ponto central a cerca de 3,5cm (1,4") de distância do topo borda (Imagem 4). Em seguida, corte um orifício retangular 7x2,5cm (2,8x0,1 ") centrado a 0,5cm (0,2") de distância da borda inferior. As luzes passarão pelo orifício circular e o LCD pelo retangular.

Em seguida, precisamos de algo para manter a estrela no lugar. Optei por não colocá-lo diretamente no orifício, pois o formato da estrela não cobre totalmente o orifício, então poderíamos ver o circuito dentro da base, o que é um pouco malfeito, se você me perguntar. Para contornar isso, você precisará da cúpula do topo de uma garrafa de água de 500ml (Faça o corte a cerca de 4 cm do topo, Imagem 6) e pinte de preto (Imagem 8). Deixei uma janelinha na minha para que ainda pudesse ver a base da estrela. Achei que ficaria melhor do que se o fundo simplesmente desaparecesse no abismo. Descobri que a tinta preta não grudou muito bem no frasco, então apliquei uma base de primer (Imagem 7) antes de adicionar a cor. Infelizmente, usei um primer à base de óleo e o resultado foi tão bom quanto antes. Não use um primer à base de óleo.

Depois de pintar fiz um pequeno tubo de papel e pintei de preto. Em seguida, foi colado no gargalo da garrafa como mostrado na imagem 9 com cola quente. O objetivo disso é camuflar os fios quando eles passam pelo orifício e entram na estrela, então o tubo precisa ser alto o suficiente para esconder toda a fiação exposta, mas não alto o suficiente para deslocar a estrela quando a colocamos dentro do tampa de garrafa (a altura que cortei minha garrafa era de 3,5cm / 1,4 ). Você não precisa do tubo se não deixou janela na garrafa.

A etapa final foi fixar o suporte em seu orifício na base. Aplique a cola quente na parte de baixo da caixa para evitar ver a bagunça feia (Imagem 10).

Depois de terminar de montar a base, use um estilete para todos os pontos que a tinta não atingiu. Não exagere, no entanto, ele dá um acabamento mais brilhante do que a tinta e isso aparecerá em grandes quantidades. Alguns pontos aqui e ali estão bem, no entanto.

Etapa 3: O Código

Em anexo abaixo você deve encontrar o código para os eletrônicos. Basta baixá-lo e instalá-lo em seu Arduino. Se você não tem o IDE do Arduino, pode baixar a versão oficial aqui. Basta escolher a versão que melhor se adapta ao seu dispositivo e sistema operacional (uso a versão 1.8.12 para Windows 7 e superior).

Antes de carregar o programa em sua placa, você também precisa ter a biblioteca LiquidCrystal. Se você ainda não tem esta biblioteca em mãos, anexei um link para a que usei abaixo. Basta baixar o arquivo.zip e colocá-lo na mesma pasta do esboço do arduino. Não há necessidade de descompactá-lo. Se o programa não funcionar, aqui está o guia oficial do arduino para instalar e executar bibliotecas.

Biblioteca LCD. (Não fiz esta biblioteca, mas funciona bem com o projeto. Basta acessar o link e baixar a versão 1.0.7 na seção Downloads. O crédito total vai para o autor da biblioteca, não para mim).

Etapa 4: o circuito

A primeira imagem é o diagrama de circuito do projeto. Uma coisa que você deve notar é que os LEDs são presos às pontas dos fios para conectá-los à placa de ensaio enquanto estão dentro da estrela. Você deve usar os fios M-F para isso e também para o LCD. No entanto, como você pode ver na segunda imagem, eu não tinha fios M-F suficientes à mão para todas as conexões, então improvisei com fita isolante e blu-tack. Usei fita isolante para segurar os fios nas pernas do LED (Imagem 3) e usei blu-tack para segurar os fios nos pinos do LCD conforme eles caíam, provavelmente porque os pinos eram muito pequenos para a fita grudar bem o suficiente para suportar o peso dos fios. Você deve usar fios M-F, é muito menos estressante. Além disso, codifique os fios por cores, isso leva a muito menos confusão.

Como pode ser visto na segunda imagem, usei uma bateria de 9v para alimentar a placa porque seria um incômodo ligá-la através do cabo do computador.

O potenciômetro foi ajustado em cerca de meio caminho para seu máximo (~ 5 kΩ), o que forneceu um bom nível de contraste para a tela.

Etapa 5: A montagem final