科学玩具简单的太阳灶

在几分钟内用太阳煮热狗

在本节中,我们将向您展示如何制作一个功能强大的太阳能集中器,可以在几分钟内烹制四五个热狗。

SolarHotdogCooker是由一个薄的(1/8英寸厚)塑料镜制成的,可以在塑料商店和玻璃商店找到(尽管在某些商店可能需要特别订购)。塑料被弯曲成抛物线的形状,这样太阳光线就被收集在八平方英尺的区域内,并聚焦在一条细线上。热狗在放在焦点的烤肉叉上烤,每隔一段时间转动一次以防止它们燃烧。

材料

对于太阳能炊具,您将需要:

两块胶合板,厚1/2英寸,宽2英尺,长4英尺。

两块木材,(2x4)11/2英寸厚,31/2英寸宽,8英尺长。

16个木螺钉,2英寸长。

一根坚硬的钢丝,3英尺长。

92个小钉子或木钉,大约一英寸长。

一面塑料镜子,1/8英寸厚,2英尺宽,6英尺长(尽管51/2英尺长可能效果更好)。

与92个小钉子或钉子的直径相匹配的钻头和钻头。食物洞需要更大的钻头(超过1英寸宽)。

集会

将两张胶合板放在一起,一张放在另一张上面。使用卷尺和木工方尺,标出要为镜子支架(92个小钉子或钉子)钻孔的位置。

所有孔都完全钻穿两片胶合板。根据下表钻孔:

接下来在第一组上方钻一组孔,在第一组孔上方约三分之一英寸处。第一组孔最终将在每侧放置23个小钉子,以固定镜子。第二排也将插入23个小钉子,这次是从上方将镜子固定到位。确切的间距并不重要,但您不希望它们靠得太近,否则顶部的钉子会碰到镜子而不是搁在镜子顶部。

接下来为将2x4木材固定到位的螺钉钻八个孔。孔距胶合板边缘3/4英寸。在左侧和右侧,在距底部15英寸和距底部13英寸处钻有一对。在底部,一对在距左侧10英寸和12英寸处钻孔,最后一对距左侧36和38英寸。

抛物线的焦点是距底部9.14英寸,距左侧24英寸。钻一个与吐丝直径相同或稍大的孔。这个孔应该穿过两片胶合板。

在其中一个聚焦孔的上方,在一张胶合板上钻一个大孔,刚好接触到吐口水的孔。这个大洞可以容纳食物(热狗或烤肉串),所以它的直径至少应为一英寸,但三或四英寸会更好。上面有食物的唾液会插入这个孔,然后唾液会落入焦点处小得多的孔中,以将唾液保持在正确的位置。

从2x4木材上切下四块。每件应该正好有2英尺长。

使用2英寸长的螺丝,将2x4件拧到其中一张胶合板上,将每对螺丝放在每件2x4末端的中心。结果应该看起来像一张小桌子的腿。

将第二张胶合板连接到2x4件的另一端。

上面的照片显示了炊具的背面,可以看到2x4吊具。另请注意,剩余的2x4长度用作支撑(稍后会详细介绍)。

接下来将46个小钉子推入底排孔中。

现在把镜子放在炊具的顶部,轻轻地把它往下推,放在指甲上。将一对钉子放在镜子顶部的中间一对孔中,然后向外工作,放置一对钉子以固定镜子。(我在图片中使用了棉签木签,因为它们比指甲拍得更好。)

最后一步是在剩余的2x4长块中放置几个螺钉,使螺钉的头部从木头中伸出一两英寸。这些将作为支撑物来支撑炊具,使其向太阳倾斜。

唾液由3英尺长的金属丝制成。可以使用衣架,但细的电线在被几个热狗拖累时往往会在中间下垂。更粗、更硬的线更好。

为了更容易转动食物,通过弯曲一端的金属丝形成一个曲柄,如标签照片所示。

与太阳一起做饭

小心地将3英尺长的电线戳穿热狗或烤肉串。尝试将食物放在烤叉上,这样当你旋转烤叉时食物会旋转,而不是滑动以保持重的部分向下。

将唾液插入食物孔,并将电线的远端插入远端胶合板的小焦点孔中。

将唾液的近端放在食物孔底部的小焦点孔中。

将太阳灶对准太阳。从平放在地上的炊具开始,然后转动它直到它与你的影子平行。当炊具正确对齐时,太阳几乎不会擦过两块胶合板(这可以在本页的大多数照片中看到)。

接下来将炊具的一端向上倾斜,直到唾液的阴影直接落在抛物线底部的中心钉上。这可以在标记的照片中清楚地看到。

将剩余的2x4废料放在炊具的背面,并标记应放置螺钉的位置,以将炊具固定在正确的高度。将螺钉拧入2x4中,留下一英寸或两英寸以固定顶部2x4吊具。如果您愿意,可以将螺丝放高一点,通过向后倾斜支架可以将炊具调整到准确的角度。

不到一分钟,热狗就会开始冒热气。吐痰应该每隔几分钟转动一次,以防止黑线被烧到食物中(除非您喜欢带有黑色条纹的热狗)。热狗在大约10分钟内会很热,或者在大约20分钟内烧焦。

上图中的注意事项:

镜子支架的阴影似乎在焦点处相遇。

热狗的影子投射到热狗的放大反射上。

热狗的扩大只发生在它们的宽度上,而不是它们的长度上,因为镜子只在一维上弯曲。

可怜的热狗已经被烧得酥脆了(哎呀……)。

它是如何做到的?

抛物线是一种具有一些有趣特性的形状,非常适合烹饪热狗。

太阳比地球大,而且非常遥远。这意味着撞击地球的阳光似乎是平行光线。

如果我们有数千个小镜子,通过铰链连接成一条线,我们倾斜每个镜子,以便将这些平行光线反射到一个点上,这些镜子会排成抛物线。

在数学上,抛物线被定义为一组点,这些点与点(称为焦点)和直线(称为准线)的距离相同。

太阳灶中使用的抛物线公式为

y=0.x2+2

我选择了这个公式,所以抛物线会很深,并且适合2英尺乘4英尺的胶合板。我们希望焦点靠近镜子,这样当太阳移动时,焦点不会移动太多。

将焦点靠近镜子就像将杠杆的支点靠近一端。我们杠杆的太阳端可以移动很多,而我们杠杆的热狗端几乎没有移动。这意味着我们不必在太阳移动时经常升高或降低炊具。

等式的+2部分表示抛物线底部距离胶合板底部2英寸。这为我们提供了2x4吊具的空间,以及为支撑钉钻底部孔的空间。

抛物线的底部称为顶点。顶点始终位于焦点和准线之间。顶点到焦点的距离为

或约7.14英寸。

一平方米的地球表面从阳光中获得大约瓦的能量。我们的镜子可以拦截大约8平方英尺的阳光,或大约四分之三平方米。这意味着我们的炊具大致相当于一个瓦的电炉。




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