Reloj de sol anular informe

UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA INGENIERIA DE MINAS

GEODESIA | RELOJ DE SOL TIPO ANULAR

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RELOJ DE SOL ANULAR

1. INTRODUCCION:

Un fenómeno físico inmediato, primario, es la alternancia entre el día y la

noche pasando por el amanecer y el crepúsculo. El Sol, su posición, rige

nuestra vida, nuestro horario, nuestrocalendario. Las distintas posiciones

alcanzadas en su movimiento aparente periódico es algo habitual,algo que

forma parte de nuestras vidas, de nuestra experiencia cotidiana.

El estudio detallado de los movimientos aparentes del Sol es la base de la

Astronomía de posición. Su estudio ha sido de capital importancia en el

desarrollo de la Ciencia porque.

Ha permitido elaborar teorías cosmológicas sobre el tamaño, forma y

posición del cosmos.

La polémica sobre las distintas teorías cosmogónicas, enriqueció y

fomentó el desarrollo intelectualde las sociedades primitivas.

Fomentó la construcción de aparatos e instrumentos ingeniosos para

calcular y medir las posiciones celestes.

Permitió el desarrollo de técnicas matemáticas, elaboradas “ad hoc”

para resolver cálculos complejos en la determinación de órbitas y

posiciones planetarias.

Finalmente, los medios técnicos necesarios para estudiar los

movimientos aparentes del Sol son muy elementales, fáciles de

adquirir y fáciles de trabajar, lo cual permite usarlos como material

curricular en los Centros de Enseñanza.



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2. OBJETIVOS:

2.1. OBJETIVOS GENERALES:

Aprender a observar nuestro entorno a través de las sombras

proyectadas por el Sol.

Entender el problema de la medida del tiempo. Las distintas formas de

medirlo; tiempo universal,tiempo oficial, tiempo sidéreo.

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Construcción de un reloj de sol de tipo anular empleando todos los

conocimientos aprendidos en clase (teoría) y en campo (practica).

Estudiar las teorías elaboradas para determinar el tamaño y forma de

la Tierra, distancias y tamaños relativos del Sol y la Luna.

Disponer de las herramientas matemáticas y geométricas para

comprobar y predecir las posiciones del Sol a lo largo del tiempo.



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3. MARCO TEORICO:

El reloj anulares un tipo de reloj de sol fundamentado en la medida del

tiempo por la evolución de la altura del sol. Se trata de un reloj solar portátil

por su reducido tamaño, tiene forma externa de anillo con una pequeña

argolla que permite ser suspendido y orientarse directamente al sol. Fue un

instrumento muy popular en los siglos XVII y XVIII siendo elaborado por

muchos constructores de instrumentos científicos. La escala horaria de este

reloj se encuentra en el intrados del anillo que al orientarse al sol un

pequeño orificio permite iluminar un diminuto punto luminoso sobre dicha

escala, indicando la hora. La escala es ajustable según el día del año en

que se realice la medida. Este tipo de reloj se diseña para una latitud dada

y por lo tanto no puede ser válida su lectura en cualquier otra parte. Es por

esta 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 de

altura. Es decir aquellos que necesitan orientarse al sol y medir el tiempo

con la sola indicación de su altura sobre el horizonte. Conocido el día del

año en que se realiza la medida, es decir, conocido el valor de la

declinación solar y conocida la latitud en la que se realiza la medida; es

posible establecer una relación directa entre altura del sol sobre el horizonte

y la hora solar en ese instante. Al practicar en un anillo un orificio y

orientarlo al sol se produce un punto luminoso en su superficie interior, este

punto luminoso es un indicador de la altura solar si se diseña una escala

apropiada en su interior. Dependiendo de la disposición de la escala existen

dos tipos de relojes anulares, aquellos que con un orificio fijo muestran una

escala de horas dependiendo de la época del año y los que desplazan el

orificio a lo largo del perímetro ajustando la altura. En ambos casos es

necesario ajustar el reloj al día del año en que se produce la medida.

http://es.wikipedia.org/wiki/Reloj_de_altura



http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Declinaci%C3%B3n_solar&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Hora_solar



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3.1. CARACTERÍSTICAS

Este tipo de instrumentos se construye en metal (generalmentelatón)

con un diámetro que puede ir desde los 10 cm hasta los 15 cm. La

anchura no suele pasar de los dos a tres centímetros. Sus reducidas

dimensiones no los convierten en instrumentos de medida de tiempo

precisos. Poseen una argolla de pequeño tamaño en su parte superior

con el objeto de ser suspendido y orientarse al sol. La orientación es

una operación sencilla y se produce cuando al ser suspendido y girar

sobre su argolla el intradós del anillo se encuentra completamente en

sombra, es precisamente en este instante cuando el punto luminoso

indica la altura. En la actualidad es frecuente encontrar ejemplares de

este reloj solar en los museos de la ciencia.

http://es.wikipedia.org/wiki/Lat%C3%B3n



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4. MARCO PRACTICO:

CONSTRUCCION DE UN RELOJ DE SOL ANULAR

Caracterizado porque la zona receptora de la sombra no es un plano sino

un anillo situado también paralelamente al ecuador celeste. Las sombras

horarias están separadas 15º y resulta asimismo muy fácil de construir. El

“gnomon” pasa por el centro del anillo siguiendo la dirección del eje del

mundo.

En este caso las sombras no son líneas convergentes, sino líneas paralelas

entre 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. de

espesor.

Un anillo de PVC de 4” de diámetro.

Un tornillo para madera

Hilo de cobre.

Serrucho, regla, lápiz, transportador, marcador

CONSTRUCCIÓN:

A. Del tubo de PVC cortamos un anillo de 2cm. de ancho. Puedes

valerte para dibujar el anillo en la pieza del extremo ensanchado que

el 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 a

40° del anterior. Haz un agujerito en cada uno de ellos con el fin de

que los tornillos entren en ellos.



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D. En el otro semianillo señala un punto justo en el centro a 90° . Coloca

una tira de papel sobre el semianillo y corta la longitud del mismo.

Divide en doce partes dicha tira de papel y señala las líneas horarias

como se indica en las figuras.

E. Une por el centro de los semianillos con el tornillo de forma que

queden 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 la

base por el punto colocado a 40° del punto central.

G. Coloca con pegamento o tornillos en hilos de cobre entre los dos

extremos de semianillo soporte.



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UTILIZACIÓN

Para utilizar el reloj es preciso orientarlo de manera que la parte alta del hilo

de cobre apunte hacia el norte.

Una vez orientado la posición de la sombra del hilo sobre el semianillo en el

que están marcadas las líneas horarias (limbo) indicará la hora solar

verdadera. Esta hora difiere de la oficial debido a la longitud geográfica, al

adelanto 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 y

de la forma elíptica de ésta.

Para conocer la hora oficial a partir de lo que marca el reloj de sol es

preciso entonces hacer las siguientes correcciones:

Longitud geográfica: añadir los minutos obtenidos en las medidas del

gnomon.

Añadir una hora en el horario de invierno y dos horas en el horario de

verano.

Ecuación del tiempo: añadir o restar los minutos que marca la tabla.

Tabla de la ecuación del tiempo



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UTILIZACION DEL SOFTWARE SHADOWS PARA LA CONSTRUCCION DEL RELOJ

DE SOL TIPO ANULAR

Para el presente trabajo se hace uso del software shadows el cual nos

proporciona valiosa información y flexibilidad en el cálculo y diseño del reloj.

A continuación se describe en forma muy detallada la aplicación del software para

el presente trabajo.

La Ilustración 1 “Ventana Principal” muestra la ventana de trabajo de

SHADOWS. La ventana principal consiste en un área de dibujo, barra de

título, barra de menú, barra de herramientas, barra de estado y barra

deslizable.

Ilustración 1 “Ventana Principal”



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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 de

reloj”

Ilustración 2 “selección del tipo de reloj”

RELOJ DE SOL TIPO ANULAR



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Después de haber definido el tipo de reloj, abrimos y realizamos la

configuración que incluye los siguientes datos:

LUGAR: “MOQUEGUA”. Es el lugar donde se desea crear el

cuadrante solar es decir

PAIS: Perú.

LATITUD: 17°44’11”

LONGITUD: 70°56’15”

Ilustración 3 “ubicación del cuadrante solar”



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En el caso de no encontrarse la zona donde se desea trabajar, el software

nos 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 configurar

las dimensiones de la plantilla horaria del reloj que estará ubicadoen el

semianillode PVC de 4” de diámetro.

Ilustración 5 “configuración de las dimenciones”



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La Ilustración 6 “plantilla diseñada”nos muestra la plantilla diseñada con las

dimensiones especificadas anteriormente que estarán ubicados en la parte

interna del semianillo de PVC de 4” de diámetro

Ilustración 6 “plantilla diseñada”



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El software también nos proporciona una grafica de la ecuación de tiempo

que a continuación se muestra.

Ilustración 7 “grafica de ecuación de tiempo”



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En la siguiente ilustración se observa la variación del tiempo, hora solar con

respecto a la hora oficial en invierno y verano.

Ilustración 8 “horario de invierno”

Ilustración 9 “horario de verano”



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Resumen de todos los datos que se obtuvieron del software.

Ilustración 10 “resumen de datos”

Efemérides

Datos generales :

Lugar : MOQUEGUA, PERU

Latitud : 17° 44' 11" Sur

Longitud : 70° 56' 15" Oeste

Huso horario UT - 5 h

Corección por longitud -16 min 15 s (-16,2500 min)

Tiempo Civil - Tiempo Solar -19 min 30 s (-0,32499 h)

Datos anuales

Año 2012

Fecha 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 0,016703374

Fecha de Pascua 8 Abril

Qibla (dirección de la Meca) 74° 08' (al Este del Norte)



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5. CONCLUCIONES:

Las conclusiones más resaltantes en el presente trabajo desarrollado son

los siguientes:

En todos los tipos de reloj de sol siempre existe un margen de error

que puede estar dado en minutos y horas.

El software utilizado en este trabajo tiene un grado de confiabilidad

alta y un margen de error mínimo según estudios realizados con este

programa.

6. BIBLIOGRAFIA:

Toda la información ha sido obtenida de diferentes páginas de Internet y

manuales 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.it

MANUALES DE GUIA:

Vicente viana Martínez(construcción de relojes de sol modelaje de

relojes)

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 en

2000 de la Ed. Cambdrige University Press, pág. XXI

Drecker, Joseph (1925) (en Alemán). Der Theorie der Sonnenuhren

(Primera edición). Berlin.

http://www.ub.es/geocrit/tcestin.htm

http://www.bernisol.com/index.htm

http://www.gnomonica.it/

http://es.wikipedia.org/wiki/Jacques_Ozanam

http://es.wikipedia.org/wiki/Jean_Etienne_Montucla

http://es.wikipedia.org/wiki/Charles_Hutton

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Margaret_Gatty&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Joseph_Drecker

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