การประดิษฐ์นาฬิกาแดด

ระดับชั้นเรียน: ป.4 – ม.3
กำหนดเวลา: 2 ชั่วโมง
วัตถุประสงค์: เพื่อ
ให้นักเรียนได้มีความรู้ความเข้าใจในเรื่อง การเคลื่อนที่ของทรงกลมท้องฟ้า และเส้นสุริยวิถี

วัสดุอุปกรณ์:
          1. กระดาษแข็งขนาด A4 หนาไม่น้อยกว่า 180 แกรม จำนวน 2 แผ่น พิมพ์รูปนาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร แผ่นที่ 1 และ 2
          2. กระดาษแข็งขนาด A4 หนาไม่น้อยกว่า 180 แกรม จำนวน 2 แผ่น พิมพ์รูปนาฬิกาเกิดแก้ว แผ่นที่ 1 และ 2
          3. ไม้บรรทัดยาว 1 ฟุต จำนวน 1 อัน
          4. เข็มทิศขนาดพกพา 1 อัน
          5. กระดาษแข็ง หรือ แผ่นรองตัด 1 แผ่น
          6. คัตเตอร์
          7. กรรไกร
          8. กาวยาง หรือ เทปกาว 2หน้า



นาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร



ภาพที่ 1   นาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร


ภาพที่ 2  แบบแปลนนาฬิกาแดดแบบศูนย์สูตร
[คลิ๊กที่นี่ เพื่อดาวน์โหลด]

ขั้นตอนวิธีการประกอบ
1. หาพิกัดตำแหน่งของท่านบนแผนที่ เพื่อ
     • เลือกเส้นละติจูดในแผ่นที่1 สำหรับพับ
     • และเลือกเส้นลองจิจูดบนสเกลเวลาในแผ่นที่ 2 สำหรับตัด
2. ใช้กรรไกรหรือมีดตัดตามแนวที่กำหนดทั้งไว้ทั้งสองแผ่น จะได้ชิ้นงานทั้งหมด 4 ชิ้น
3. นำส่วนสเกลเวลาที่ตัดจากแผ่นที่ 2 มาทากาว หรือติดกาวสองหน้า แล้วนำไปติดเข้ากับ "ตำแหน่งติด
     แผ่นบอกเวลา" ของแผ่นที่ 1 (ควรติดให้สเกลตรงกัน)
4. นำคัตเตอร์กรีดเบา ๆ บนเส้นที่กำหนดให้พับทั้งสองส่วนที่เหลือ เพื่อช่วยให้พับได้ง่ายขึ้น
5. พับส่วนของสันกำเนิดเงาเข้าหากัน แล้วติดกาวเพื่อให้เพิ่มความแข็งแรง พร้อมทั้งกางส่วนที่พับ
    สำหรับติดกาวออก
6. พับส่วนองศาละติจูด เข้าทางด้านข้าง เพื่อยึดติดกับส่วนพับของฐานโดยทากาวหรือติดเทปกาว
    สองหน้าในบริเวณที่กำหนด
7. นำสันกำเนิดเงาที่พับและทากาวแล้ว มาติดให้ตั้งฉากกับหน้าปัด

วิธีใช้งาน
1. วางนาฬิกาแดดบนพื้นราบที่มีแสงแดดส่องถึง
2. หันให้สันกำเนิดเงาชี้ไปทางทิศเหนือและใต้ โดยใช้เข็มทิศ
3. อ่านเวลา โดยดูจากเงาบนสเกลเวลา



นาฬิกาเกิดแก้ว (Kirdkao's Sundial)


ภาพที่ 3  นาฬิกาเกิดแก้ว


          นาฬิกาแดดเกิดแก้ว เป็นนาฬิกาแดดแนวตั้งและแนวราบในตัวเดียวกัน ออกแบบโดย นาวาอากาศเอก ฐากูร เกิดแก้ว เพื่อสาธิตการโปรเจ็คเงาของสันกำเนิดเงา จากแนวตั้งมาเป็นแนวราบ โดยท่านสามารถดาน์โหลดไฟล์มาสร้างได้เอง จากเว็บไซต์ http://www.lesacenter.com และชมของจริงได้ที่ อุทยานวิทยาศาสตร์พระจอมเกล้า ฯ ณ หว้ากอ จ.ประจวบคีรีขันธ์



ภาพที่ 4  แบบแปลนนาฬิกาเกิดแก้ว

[คลิ๊กที่นี่ เพื่อดาวน์โหลด]

ขั้นตอนวิธีการประกอบ
          1. ใช้กรรไกร หรือ มีดตัดตามแนวที่กำหนด ทั้งในส่วนแผ่นบอกเวลา และสันกำเนิดเงา ซึ่งจะได้ชิ้นงานทั้งหมด 3 ชิ้น
          2. นำส่วนสเกลเวลาที่ตัดจากแผ่นที่ 2 มาทากาว หรือติดกาวสองหน้า แล้วนำไปติดเข้ากับด้านหลังของแผ่นบอกเวลาจากแผ่นที่ 1 (ควรติดให้สเกลตรงกัน)
          3. กดคัตเตอร์กรีดเบา ๆ บนเส้นที่กำหนดให้ และเพื่อช่วยให้ทำการพับได้ง่ายขึ้น
          4. พับส่วนของสันกำเนิดเงาเข้าหากัน แล้วติดกาวเพื่อให้เกิดความแข็งแรง พร้อมทั้งกางฐานพับสำหรับติดกาวออก
          5. พับหน้าปัดบอกเวลา (แผ่นที่ 1) ขึ้นตั้งฉากกัน
          6. นำสันกำเนิดเงาที่พับและทากาวแล้ว มาติดตั้งฉากกับแผ่นสเกล โดยให้แนวของสันกำเนิดเงาอยู่ตามแนวเส้นประที่กำหนดไว้

วิธีการใช้งาน
          1. วางนาฬิกาแดดวางบนพื้นราบที่มีแสงแดดส่องถึง
          2. หันสันกำเนิดเงาชี้ไปทางทิศเหนือ โดยใช้เข็มทิศเทียบกับลูกศรบอกทิศของนาฬิกาแดด
          3. อ่านเวลา โดยดูจากเงาบนสเกลเวลา
          4. นาฬิกาเกิดแก้วสามารถใช้เป็นเข็มทิศในตัวได้ด้วย คือแม้ว่าท่านจะไม่มีเข็มทิศ แต่หากวางนาฬิกาแดด โดยให้เงาสัมพัทธ์ไปกับเส้นชั่วโมง (คล้ายๆ กับขนาน) ได้ และสันกำเนิดเงาจะชี้ไปทางทิศเหนือโดยอัตโนมัติ


หมายเหตุ:

           • นาฬิกาแดดทุกชนิดสามารถคลาดเคลื่อนจากเวลาจริง ประมาณ ±15 นาที แล้วแต่ฤดูกาล เนื่องจาก แกนของโลกเอียง 23.5° และวงโคจรของโลกเป็นรูปวงรี ทำให้ระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ไม่ใช่ระยะตายตัว

           • นาฬิกาแดดเกิดแก้ว ผลิตเพื่อใช้ในบริเวณหอดูดาวเกิดแก้ว ซึ่งมี ละติจูด 14° และลองติจูด 100° หากนำไปใช้ที่อื่น อาจทำให้เกิดการคลาดเคลื่อนได้