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Reloj de sol anular informe

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR1RELOJ DE SOL ANULAR1. INTRODUCCION:Un fenómeno físico inmediato, primario, es la alternancia entre el día y lanoche pasando por el amanecer y el crepúsculo. El Sol, su posición, rigenuestra vida, nuestro horario, nuestrocalendario. Las distintas posicionesalcanzadas en su movimiento aparente periódico es algo habitual,algo queforma parte de nuestras vidas, de nuestra experiencia cotidiana.El estudio detallado de los movimientos aparentes del Sol es la base de laAstronomía de posición. Su estudio ha sido de capital importancia en eldesarrollo de la Ciencia porque. Ha permitido elaborar teorías cosmológicas sobre el tamaño, forma yposición del cosmos. La polémica sobre las distintas teorías cosmogónicas, enriqueció yfomentó el desarrollo intelectualde las sociedades primitivas. Fomentó la construcción de aparatos e instrumentos ingeniosos paracalcular y medir las posiciones celestes. Permitió el desarrollo de técnicas matemáticas, elaboradas “ad hoc”para resolver cálculos complejos en la determinación de órbitas yposiciones planetarias. Finalmente, los medios técnicos necesarios para estudiar losmovimientos aparentes del Sol son muy elementales, fáciles deadquirir y fáciles de trabajar, lo cual permite usarlos como materialcurricular en los Centros de Enseñanza.
  2. 2. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR22. OBJETIVOS:2.1. OBJETIVOS GENERALES: Aprender a observar nuestro entorno a través de las sombrasproyectadas por el Sol. Entender el problema de la medida del tiempo. Las distintas formas demedirlo; tiempo universal,tiempo oficial, tiempo sidéreo.2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Construcción de un reloj de sol de tipo anular empleando todos losconocimientos aprendidos en clase (teoría) y en campo (practica). Estudiar las teorías elaboradas para determinar el tamaño y forma dela Tierra, distancias y tamaños relativos del Sol y la Luna. Disponer de las herramientas matemáticas y geométricas paracomprobar y predecir las posiciones del Sol a lo largo del tiempo.
  3. 3. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR33. MARCO TEORICO:El reloj anulares un tipo de reloj de sol fundamentado en la medida deltiempo por la evolución de la altura del sol. Se trata de un reloj solar portátilpor su reducido tamaño, tiene forma externa de anillo con una pequeñaargolla que permite ser suspendido y orientarse directamente al sol. Fue uninstrumento muy popular en los siglos XVII y XVIII siendo elaborado pormuchos constructores de instrumentos científicos. La escala horaria de estereloj se encuentra en el intrados del anillo que al orientarse al sol unpequeño orificio permite iluminar un diminuto punto luminoso sobre dichaescala, indicando la hora. La escala es ajustable según el día del año enque se realice la medida. Este tipo de reloj se diseña para una latitud daday por lo tanto no puede ser válida su lectura en cualquier otra parte. Es poresta razón por la que existen variantes más sofisticadas que,fundamentándose en una esfera armilar permite ajustar también la latitud,son los denominados anillos universales.El reloj anular se inscribe dentro de la categoría de los relojes solares dealtura. Es decir aquellos que necesitan orientarse al sol y medir el tiempocon la sola indicación de su altura sobre el horizonte. Conocido el día delaño en que se realiza la medida, es decir, conocido el valor de ladeclinación solar y conocida la latitud en la que se realiza la medida; esposible establecer una relación directa entre altura del sol sobre el horizontey la hora solar en ese instante. Al practicar en un anillo un orificio yorientarlo al sol se produce un punto luminoso en su superficie interior, estepunto luminoso es un indicador de la altura solar si se diseña una escalaapropiada en su interior. Dependiendo de la disposición de la escala existendos tipos de relojes anulares, aquellos que con un orificio fijo muestran unaescala de horas dependiendo de la época del año y los que desplazan elorificio a lo largo del perímetro ajustando la altura. En ambos casos esnecesario ajustar el reloj al día del año en que se produce la medida.
  4. 4. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR43.1. CARACTERÍSTICASEste tipo de instrumentos se construye en metal (generalmentelatón)con un diámetro que puede ir desde los 10 cm hasta los 15 cm. Laanchura no suele pasar de los dos a tres centímetros. Sus reducidasdimensiones no los convierten en instrumentos de medida de tiempoprecisos. Poseen una argolla de pequeño tamaño en su parte superiorcon el objeto de ser suspendido y orientarse al sol. La orientación esuna operación sencilla y se produce cuando al ser suspendido y girarsobre su argolla el intradós del anillo se encuentra completamente ensombra, es precisamente en este instante cuando el punto luminosoindica la altura. En la actualidad es frecuente encontrar ejemplares deeste reloj solar en los museos de la ciencia.
  5. 5. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR54. MARCO PRACTICO:CONSTRUCCION DE UN RELOJ DE SOL ANULARCaracterizado porque la zona receptora de la sombra no es un plano sinoun anillo situado también paralelamente al ecuador celeste. Las sombrashorarias están separadas 15º y resulta asimismo muy fácil de construir. El“gnomon” pasa por el centro del anillo siguiendo la dirección del eje delmundo.En este caso las sombras no son líneas convergentes, sino líneas paralelasentre sí, regularmente espaciadas y siguiendo la misma dirección del“gnomon”.MATERIAL: Una pieza de madera de aglomerado de 15 x 15 cm. Y de 19mm. deespesor. Un anillo de PVC de 4” de diámetro. Un tornillo para madera Hilo de cobre. Serrucho, regla, lápiz, transportador, marcadorCONSTRUCCIÓN:A. Del tubo de PVC cortamos un anillo de 2cm. de ancho. Puedesvalerte para dibujar el anillo en la pieza del extremo ensanchado queel varal de PVC trae.B. Corta en dos mitades el anillo obtenido.C. En uno de los semianillos marca un punto en el centro a 90° y otro a40° del anterior. Haz un agujerito en cada uno de ellos con el fin deque los tornillos entren en ellos.
  6. 6. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR6D. En el otro semianillo señala un punto justo en el centro a 90° . Colocauna tira de papel sobre el semianillo y corta la longitud del mismo.Divide en doce partes dicha tira de papel y señala las líneas horariascomo se indica en las figuras.E. Une por el centro de los semianillos con el tornillo de forma quequeden perpendiculares.F. En la pieza de madera, la base , traza una línea recta en mitad.Señala el punto central. Une los dos semianillos al punto central de labase por el punto colocado a 40° del punto central.G. Coloca con pegamento o tornillos en hilos de cobre entre los dosextremos de semianillo soporte.
  7. 7. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR7UTILIZACIÓNPara utilizar el reloj es preciso orientarlo de manera que la parte alta del hilode cobre apunte hacia el norte.Una vez orientado la posición de la sombra del hilo sobre el semianillo en elque están marcadas las líneas horarias (limbo) indicará la hora solarverdadera. Esta hora difiere de la oficial debido a la longitud geográfica, aladelanto legal de uno o dos horas y a la llamada “ecuación de tiempo”consecuencia de la inclinación del eje de la tierra con respecto a su órbita yde la forma elíptica de ésta.Para conocer la hora oficial a partir de lo que marca el reloj de sol espreciso entonces hacer las siguientes correcciones: Longitud geográfica: añadir los minutos obtenidos en las medidas delgnomon. Añadir una hora en el horario de invierno y dos horas en el horario deverano. Ecuación del tiempo: añadir o restar los minutos que marca la tabla.Tabla de la ecuación del tiempo
  8. 8. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR8UTILIZACION DEL SOFTWARE SHADOWS PARA LA CONSTRUCCION DEL RELOJDE SOL TIPO ANULARPara el presente trabajo se hace uso del software shadows el cual nosproporciona valiosa información y flexibilidad en el cálculo y diseño del reloj.A continuación se describe en forma muy detallada la aplicación del software parael presente trabajo. La Ilustración 1 “Ventana Principal” muestra la ventana de trabajo deSHADOWS. La ventana principal consiste en un área de dibujo, barra detítulo, barra de menú, barra de herramientas, barra de estado y barradeslizable.Ilustración 1 “Ventana Principal”
  9. 9. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR9 Una vez abierto el programa definimos el tipo de reloj solar que se realizara,que en nuestro caso es de tipo anular. Ilustración 2 “selección del tipo dereloj”Ilustración 2 “selección del tipo de reloj”RELOJ DE SOL TIPO ANULAR
  10. 10. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR10 Después de haber definido el tipo de reloj, abrimos y realizamos laconfiguración que incluye los siguientes datos: LUGAR: “MOQUEGUA”. Es el lugar donde se desea crear elcuadrante solar es decir PAIS: Perú. LATITUD: 17°44’11” LONGITUD: 70°56’15”Ilustración 3 “ubicación del cuadrante solar”
  11. 11. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR11 En el caso de no encontrarse la zona donde se desea trabajar, el softwarenos proporciona la opción de modificar y digitar el lugar.Ilustración 4 “modificacion del cuadrante solar” Una vez realizada la operación de ubicar el lugar se procede a configurarlas dimensiones de la plantilla horaria del reloj que estará ubicadoen elsemianillode PVC de 4” de diámetro.Ilustración 5 “configuración de las dimenciones”
  12. 12. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR12 La Ilustración 6 “plantilla diseñada”nos muestra la plantilla diseñada con lasdimensiones especificadas anteriormente que estarán ubicados en la parteinterna del semianillo de PVC de 4” de diámetroIlustración 6 “plantilla diseñada”
  13. 13. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR13 El software también nos proporciona una grafica de la ecuación de tiempoque a continuación se muestra.Ilustración 7 “grafica de ecuación de tiempo”
  14. 14. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR14 En la siguiente ilustración se observa la variación del tiempo, hora solar conrespecto a la hora oficial en invierno y verano.Ilustración 8 “horario de invierno”Ilustración 9 “horario de verano”
  15. 15. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR15 Resumen de todos los datos que se obtuvieron del software.Ilustración 10 “resumen de datos”EfeméridesDatos generales :Lugar : MOQUEGUA, PERULatitud : 17° 44 11" SurLongitud : 70° 56 15" OesteHuso horario UT - 5 hCorección por longitud -16 min 15 s (-16,2500 min)Tiempo Civil - Tiempo Solar -19 min 30 s (-0,32499 h)Datos anualesAño 2012Fecha del equinoccio de Marzo 20 Marzo @ 5 h 15 min 37 s (UT)Fecha del solsticio de Junio 20 Junio @ 23 h 09 min 33 s (UT)Fecha del equinoccio de Septiembre 22 Septiembre @ 14 h 50 min 11 s (UT)Fecha del solsticio de Diciembre 21 Diciembre @ 11 h 12 min 55 s (UT)Duración del verano 88 d 23 h 44 min 16 s (88,989074 d)Duración del otoño 92 d 17 h 53 min 56 s (92,745787 d)Duración del invierno 93 d 15 h 40 min 38 s (93,653218 d)Duración de la primavera 89 d 20 h 22 min 44 s (89,849120 d)Duración del día más largo 13 h 11 min 28 s (13,191177 h)Duración del día más corto 11 h 03 min 57 s (11,065705 h)Fecha del paso por el perihelio 5 Enero @ 4 h 20 min (UT)Distancia del perihelio al sol 0,983300097 A.U. (147099600 km)Fecha del paso por el afelio 5 Julio @ 0 h 27 min (UT)Distancia del afelio al sol 1,016704048 A.U. (152096760 km)Oblicuidad de la eclíptica 23° 26 16" (23,437665°)Excentricidad de la órbita terrestre 0,016703374Fecha de Pascua 8 AbrilQibla (dirección de la Meca) 74° 08 (al Este del Norte)
  16. 16. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINASGEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR165. CONCLUCIONES:Las conclusiones más resaltantes en el presente trabajo desarrollado sonlos siguientes: En todos los tipos de reloj de sol siempre existe un margen de errorque puede estar dado en minutos y horas. El software utilizado en este trabajo tiene un grado de confiabilidadalta y un margen de error mínimo según estudios realizados con esteprograma.6. BIBLIOGRAFIA:Toda la información ha sido obtenida de diferentes páginas de Internet ymanuales siendo las más relevantes las siguientes:PAGINAS DE INTERNET: http://www.ub.es/geocrit/tcestin.htm http://www.bernisol.com/index.htm http://www.gnomonica.itMANUALES DE GUIA: Vicente viana Martínez(construcción de relojes de sol modelaje derelojes) Grupo de extensión científica del imaff (el CSIC en la escuela). Jacques Ozanam, Jean Etienne Montucla, Charles Hutton, (1814),Recreations in mathematics and natural philosophy, Volumen III,Londres, Problema XXXI, págs. 271-2883 Margaret Gatty, (1872), The Book of Sun-Dials, Ed. reimpresa en2000 de la Ed. Cambdrige University Press, pág. XXI Drecker, Joseph (1925) (en Alemán). Der Theorie der Sonnenuhren(Primera edición). Berlin.

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