مصباح "الثقب الأسود"

أوجه انتباهكم إلى مصباح ، وهو في نفس الوقت مساعد بصري "ثقب أسود في الفضاء ثنائي الأبعاد".

تقول نظرية النسبية العامة لأينشتاين أن الأجسام ذات الكتلة تشوه نسيج الزمكان. الثقوب السوداء هي نقاط ذات كثافة هائلة لدرجة أن الزمكان فيها مشوه بما فيه الكفاية بحيث لا يمكن للإشعاع ولا المادة الهروب.

لإعادة هذه الظاهرة ، أخذت قطعة من الإيلاستين الأسود لتقليد "نسيج الزمكان" ، وحولها وضعت "أفق الحدث" - حلقة من المصابيح البيضاء ؛ فقط أقرب قليلاً إلى "الثقب الأسود" - ولا يخرج الضوء. كلما طالت مدة تشغيل المصباح ، زاد نمو الثقب الأسود ، مما امتص المادة والطاقة. في نموذجنا ، لمحاكاة ذلك ، يسحب الإيلاستين خطًا مضفرًا ، يمر عبر أنبوب نحاسي ويتم تحريكه بواسطة محرك كهربائي موجود في القاعدة. تؤثر وحدة التحكم في السطوع في وقت واحد على سرعة التوتر: فكلما زاد دخول الضوء والمادة إلى الثقب الأسود لكل وحدة زمنية ، زادت سرعته ، والعكس بالعكس. إذا تم إيقاف تشغيل المصباح ، يدور المحرك في الاتجاه المعاكس ، مما يخفف من التوتر ، والذي يماثل تبخر الثقب الأسود بسبب إشعاع هوكينج.


هل هذا التمثيل الفني للثقب الأسود مفيد في النحت الحركي مع الميكانيكا البدائية؟ ربما نعم ، إلى حد ما مثل الشريط الهزلي "Tim and Beat" حول الرجال الصغار في الكمبيوتر. أو نمذجة أي ظواهر فيزيائية بدوائر على مضخمات تشغيلية. إذا كنت تريد قصة أكثر جدية وإن كانت مبسطة عن الثقوب السوداء ، فإليك هذا الفيديو على قناة YouTube "باختصار".

إذا كنت ترغب في تجميع نفس المصباح ، فقم بإعداد:

- قماش مطاطي أسود مثل الإيلاستين (المعروف أيضًا باسم دنة ، ليكرا ، إلخ.)
- أنبوب نحاسي نصف بوصة (أنبوب بلاستيكي مناسب أيضًا إذا لم تكن بخارًا) وثلاثة تركيبات زاوية 90 درجة
- قاعدة خشبية
- خط الصيد المجدول
- علبة رش بدهان أسود
- اردوينو نانو
- مزود طاقة 9 فولت
- شريط LED أبيض منزلي الصنع ، يختلف عن المعيار القياسي في أن جميع المصابيح الموجودة فيه متصلة ببساطة بالتوازي
- وحدة مزودة بجسرين H من خلال الحماية الحالية L9110
- 28BYJ محرك السائر
- تبديل التبديل
- مقاوم متغير
- الأسلاك ، اللحام ، التدفق ، اللوح
- أدوات للتركيب الراديوي والنجارة

تم قطع ثلاث قطع من الأنابيب: اثنان من 330 ملم وواحدة من 368 ملم.



إذا رغبت في ذلك ، يمكنك تلميع مثل هذا:



حفر ثلاثة ثقوب 16 ملم: اثنان بزاوية حوالي 25 درجة من العمودي - للأنابيب التي تقوم بعدها بتثبيت حلقة LED ، ثم التراجع عنها 25 ملم - الفتحة المركزية للأنبوب الذي سيمر عبره خط الصيد.

قم بحفر فتحتين إضافيتين من الأقطار المقابلة لمفتاح التبديل والمقاوم المتغير. تم حفر ثقب آخر يظهر في صورة الجهاز النهائي في نهاية المقالة بشكل خاطئ ، لا تحتاج إلى تكرارها.

اطبع مجموعتين من الحلقات نصف بخيوط سوداء وقم بغراء كل منها. لطباعة الحلقة بالكامل ، لم يكن لدى المؤلف مساحة كافية على مكتب الطابعة.

قطع مربع من الإيلاستين ووضع على حلقة رقيقة. اصنع ثقوبًا في القماش لمدة 10 مسامير ، ثم استمر في شدها قليلاً ، ثم غطيها بحلقة سميكة وقم بتوصيل "الساندويتش" الناتج بمسامير. اقطع الإيلاستين المتبقي.

اربط حبة مع خط صيد مضفر إلى وسط قطعة الإيلاستين.



ألصق شريط LED حول محيط الحلقة. اربط الحلقة بالأنابيب القصيرة من خلال التركيبات. قم بلحام الأسلاك على الشريط ، ووضع علامة عليها بحيث تكون القطبية واضحة ، أو بأخذ أسلاك ملونة ، ثم تمر عبر أحد الأنابيب.

قم بطلاء القاعدة السوداء. ضع التركيب على الأنبوب الطويل. قم بتركيب جميع الأنابيب ومفتاح التبديل والمقاوم المتغير في الفتحات المقدمة لها. مرر الخط من خلال الأنبوب الأوسط المركب في المنتصف.

قم بتوصيل المكونات وفقًا للرسم التخطيطي المرفق.



يحتوي محرك السائر 28BYJ على خمسة أسلاك ، ولكن واحدًا منها - أحمر - لا يحتاج إلى توصيله في أي مكان. قم بتوصيل الأسلاك البرتقالية والوردية بمخرج وحدة Motor B H-Bridge ، والأسلاك الصفراء والزرقاء بمخرج Motor A. قم بتوصيل الوحدة في Arduino على النحو التالي:

B1A إلى D11
B1B إلى D10
A1A إلى D9
من A1B إلى D8

قم بتوصيل شريط LED (سأذكرك أنه مصنوع في المنزل ، وجميع مصابيح LED متصلة ببساطة بالتوازي) من خلال المقاوم 100 أوم بين مخرج D3 (أو مخرج آخر مع PWM ، يمكنك تحديده في الرسم) والسلك المشترك. قم بتوصيل مفتاح التبديل بطريقة توصل سلكًا شائعًا من خلال المقاوم 2.2 كيلو أوم لإدخال D2 في الموضع السفلي ، وخرج المثبت بجهد خمسة فولت في الموضع العلوي. من المثير للاهتمام لماذا لا يحب المؤلف مقاومات السحب إلى حد كبير ، وهذا سيسمح باستخدام المفاتيح بدون جهات اتصال مغلقة عادة. قم بتوصيل أحد المحطات الجانبية للمقاوم المتغير بالسلك المشترك ، والآخر بإخراج مثبت خمسة فولت ، والطرف الأوسط لمدخل A0.

اطبع بكرة من نفس مجموعة ملفات STL ، وضعها على عمود المحرك ، واربط خط الصيد. لذلك اتضح شيء مثل ذلك الذي يظهر في الصورة.



املأ الرسم التخطيطي:

//L9110 ->   28BYJ int A1A = 8; int A2A = 9; int B1B = 10; int B2B = 11; int PotPin = 0; //  A0 int SwitchPin = 2; int LEDring = 3; //   - int waitTime; //    ( ) int PotVal; //    int SwitchVal; int intensity; //      float pulleyRadius = 1.4; //    float maxStringContraction = 7.0; // ,     ,   float stepsPerRevolution = 2048.0; //     float Pi = 3.14159; float circumference = 2.0 * Pi * pulleyRadius; float MaxRevs = maxStringContraction / circumference; //    float MaxSteps = MaxRevs * stepsPerRevolution; //       int StepLimit = MaxSteps; //    int StepCount = 0; void setup() { Serial.begin(9600); //Serial.println(circumference); //Serial.println(MaxRevs); //Serial.println(MaxSteps); //Serial.println(StepLimit); pinMode(SwitchPin, INPUT); pinMode(LEDring, OUTPUT); pinMode(A1A, OUTPUT); pinMode(A2A, OUTPUT); pinMode(B1B, OUTPUT); pinMode(B2B, OUTPUT); } void step1() { digitalWrite(A1A, LOW); digitalWrite(A2A, HIGH); digitalWrite(B1B, HIGH); digitalWrite(B2B, LOW); delay(5); } void step2() { digitalWrite(A1A, LOW); digitalWrite(A2A, HIGH); digitalWrite(B1B, LOW); digitalWrite(B2B, HIGH); delay(5); } void step3() { digitalWrite(A1A, HIGH); digitalWrite(A2A, LOW); digitalWrite(B1B, LOW); digitalWrite(B2B, HIGH); delay(5); } void step4() { digitalWrite(A1A, HIGH); digitalWrite(A2A, LOW); digitalWrite(B1B, HIGH); digitalWrite(B2B, LOW); delay(5); } void Stop() { digitalWrite(A1A, LOW); digitalWrite(A2A, LOW); digitalWrite(B1B, LOW); digitalWrite(B2B, LOW); delay(5); } void BHgrowth() { analogWrite(LEDring, intensity); if (StepCount < StepLimit) { //   step1(); step2(); step3(); step4(); StepCount += 1; } Stop(); } void HawkingRadiation() { analogWrite(LEDring, 0); if (StepCount > 0) { step3(); step2(); step1(); step4(); StepCount -= 1; } Stop(); } void loop() { PotVal = analogRead(PotVal); intensity = map(PotVal, 0, 1024, 0, 254); SwitchVal = digitalRead(SwitchPin); if (SwitchVal == 1) { BHgrowth(); waitTime = 255 - intensity; //  ,   ,   if (waitTime < 1){ waitTime = 1; } } else { HawkingRadiation(); waitTime = 255; } delay(waitTime); Serial.println(waitTime); Serial.println(SwitchVal); } 

تم ، يمكنك استخدامه!