DE ZONNEWIJZER
Aiko studeert sinds kort Bouwkunde op het ROC. Zijn vriend Adrian heeft voor Werktuigbouwkunde gekozen. Vanwege bezuinigingen zitten ze soms in dezelfde groep. Bijvoorbeeld bij wiskunde. Dan zitten ze samen in de collegazaal. Omdat er elk jaar een excursie naar het buitenland wordt georganiseerd hebben de leraren van de twee afdelingen besloten dit jaar samen op stap te gaan. De reis gaat via Turijn, waar ze een van de Fiatfabrieken gaan bezoeken, naar Rome waar ze de beroemde bouwwerken zullen bewonderen. Van de wiskunde leraar hebben ze al een opdracht gekregen: "Welke instrumenten gebruikte men in de romeinse tijd om de tijd vast te stellen?"
Aiko had tijdens een vakantie wel eens een stok in de grond geprikt, en om het uur de lijn gemarkeerd waar de schaduw viel, maar bij deze opdracht wordt er wel wat meer gevraagd. Vragen die o.a. beantwoord moeten worden zijn: Hoe werken deze instrumenten? Op welke positie stel je die instrumenten in? Welke rol speelt het evenaarsvlak? Om alvast goed voorbereid te zijn hebben de werktuigbouwers de opdracht gekregen een zonnewijzer te ontwerpen, te tekenen en te maken. De werktuigbouwstudenten gaan voor de bouwkunde studenten hun zonnewijzers presenteren in de collegzaal. De zonnewijzers moeten binnen 4 weken klaar zijn. Dat wordt hard werken voor de groep van Aiko. Bovendien krijgen de Bouwkunde studenten de opdracht om de gemaakte instrumenten stevig in de grond of aan een muur te verankeren. Als oefenmodel zetten zij alvast de bouwplaat in elkaar (zie menuknop).Dat wordt samenwerken!! Gelukkig is Adrian goed in wiskunde.......
FOTO's
BIJZONDERE ZONNEWIJZERS
INFOBRONNEN
http://www.scholieren.com/werkstukken/14002
http://www.zonnewijzer.com/
http://www.de-zonnewijzerkring.nl/ned/easy-zonw-procedure.htm
http://www.zonnewijzer.nl/webwinkel/?gclid=CIqY_LWsr6QCFUYqDgodcHV50w
http://users.skynet.be/evds/SBC/sbc147.html
http://www.astrocart.nl/houtzon.html
http://www.zonnewijzer.nl/plaatsing.html
Geschiedenis
Reeds in de oertijd besefte de mens dat hij langer dan één moment leefde. Hij zag het aan het op- en ondergaan van de zon, aan de cyclus van de jaargetijden, aan het opgroeien van zijn kinderen en aan het ouder worden van zichzelf. Hij noemde dit begrip, deze kennis "tijd", en hij zocht naar een middel om die tijd te meten.
De tijd meten? De eerste mens stak heel eenvoudig een stok in de grond en de schaduw van de stok die over de grond bewoog gaf de verschillende ogenblikken van de dag aan. Zo ontstond de eerste zonnewijzer - de allereerste was natuurlijk de zon zelf - die gnomon werd genoemd.
Toch had de gnomon allerlei gebreken. Ten eerste was hij slechts plaatselijk bruikbaar, want de lengte en de richting van de schaduw varieerden naargelang van de plaats op onze aardbol. Met andere woorden, een stok die dichter bij de evenaar is geplaatst (daar staat de zon loodrecht op het aardoppervlak), projecteert een schaduw die verschilt van die welke aan de noordpool wordt geplaatst. Bovendien hield de gnomon er geen rekening mee dat de aarde onder een bepaalde hoek om de zon draait en dat de staaf dus niet loodrecht op de grond, maar wel loodrecht op het evenaarsvlak moet staan.
Uit die kennis ontstond dan later pas de echte zonnewijzer, die een verbetering is op het principe van de gnomon. De staaf (ook stylus geheten) staat nu loodrecht op het evenaarsvlak en loopt evenwijdig met de as van de aarde, die in de richting van de poolster wijst.
Na enkele eeuwen waren er al heel wat variaties op deze zonnewijzer; zo onderscheiden we een horizontale zonnewijzer, namelijk als het vlak van de schaduwlijnen horizontaal is, een verticale zonnewijzer, als men de schaduwen op een verticaal vlak op opvangt, een equatoriale zonnewijzer, als het grondvlak evenwijdig loopt aan het evenaarsvlak.
Nu had men wel een visuele voorstelling van de stand van de zon, maar men kon er nog steeds geen "tijd" aan vastknopen. In samenwerking met astronomen, hebben de Egyptische pottenbakkers een systeem van wateruurwerken uitgedokterd. Een wateruurwerk, bestond uit twee grote, dikbuikige kruiken, waarvan er een met water was gevuld het water liep heel langzaam door een klein gaatje in de andere kruik. En in één dag, dus van de ene zonsopgang tpt de andere, was de eerste kruik 24 maal leeg geweest. Daarom verdeelde men de dag in 24 uren. Bij de Chaldeeën werden deze wateruurwerken, of clepsydra's gebruikt om de polsslag te meten (deze methode bleef tot de renaissance in gebruik).
Nog later werden de dunne korte staven van de eerste zonnewijzers vervangen door grote obelisken, die voor de tempels werden opgericht. Ze werden zo gebouwd, dat de meting steeds nauwkeuriger werd. Op de Parijse Place de la Concorde vindt u een obelisk uit Boven-Egypte, die stellig meer dan 3000 jaar oud is. Hij werd in 1831 naar de Franse hoofdstad overgebracht.
Nochtans had de uitvinding van de zonnewijzer het probleem van de tijdmeting niet opgelost voor de uren die verstreken tussen zonsondergang en zonsopgang, de nachtelijke uren dus.
De Egyptische astronomen, die vermaarde sterrenkijkers waren, hebben uit de stand van de maan en de sterren meetinstrumenten ontworpen, die deze lichamen gebruikten als oriëntatiepunt.
In feite werden er niet zoveel grote zonnewijzers gemaakt, want de mensen hadden bij het begin van de middeleeuwen behoefte aan kleine draagbare zonnewijzers. Die werden dan ook met alle nodige pracht en praal vervaardigd. Vanaf het einde van de 16e. eeuw tot de 19e. eeuw werden ook zakzonnewijzers gemaakt, die niet alleen in Europa, maar ook in het verre Oosten een groot succes hadden. Ze werden kunstig versierd en vele waren van ivoor, zilver of zelfs van goud vervaardigd.
De uitvinding van het mechanisch uurwerk heeft de zonnewijzer niet in de vergeethoek geduwd, want het nieuwe instrument werd met behulp van de zonnewijzer juist gezet. Artiesten en technici bleven tijdens de 18e. en 19e. eeuw zonnewijzers maken, soms met allerlei gadgets uitgerust. Zo werd omstreeks het einde van de 18e. eeuw door de Franse ingenieur Chevalier een heel merkwaardige zonnewijzer gebouwd. Om twaalf uur 's middags concentreerde een lens de zonnestralen op het zundgat van een miniatuurkanon, waardoor het kruit tot ontploffing kwam en het kanon een schot loste.
En thans, in de 20e. eeuw vinden we nog steeds een groot aantal zonnewijzers op de muren van oude gebouwen. Misschien hebt u zelf ook een zonnewijzer in uw tuin staan, die eruitziet als een uitgeholde wereldbol of ales een bol of cilindervormige steen. Als U goed rondkijkt, merkt u er wellicht een op de gevel van de kerk, of in een park.
Werking
Een zonnewijzer maakt gebruik van de baan die de zon langs de hemel maakt. De aarde draait in 24 uur volledig rond ten opzichte van de zon, in één uur is er dus een verschuiving van de zon langs de hemel van 15° (360/24 ). Een zonnewijzer heeft een staaf die ongeveer evenwijdig loopt aan de aardas, de schaduw van deze staaf valt op een ring waarop een urenschaal is aangebracht.
Plaatsing
De zonnewijzer dient met de punt naar het noorden te worden geplaatst, hierdoor valt de schaduw van de staaf in theorie om 12:00 uur 's middags op het midden van de urenverdeling.
Afwijking
Helaas is een zonnewijzer niet altijd even nauwkeurig. In de loop van het jaar loopt het verschil tussen de normale tijd en de tijd die de zonnewijzer aangeeft op tot ongeveer een kwartier. Hiervoor zijn twee oorzaken: ten eerste is de baan van de aarde rond de zon elliptisch. Bovendien staat de aardas schuin op het vlak van de aardbaan.
We merken dit natuurlijk zelf ook dagelijks, de zon komt ook niet elke dag op hetzelfde tijdstip op, ook de tijd van ondergaan varieert. Het verloop van het verschil tussen 'onze' tijd en de tijd die de zonnewijzer aangeeft is te zien in de tabel.
De waarde die in de tabel is aangegeven geeft aan hoe ver de tijd voorloopt op de zonnewijzer. Ligt de waarde boven de as dan loopt de zonnewijzer dus achter.
Hoek van de poolstijl
De horizontale stijl moet in midden Nederland onder een hoek van 52 graden worden geplaatst in het horizontale vlak. Alleen dan geeft uw zonnewijzer de exacte tijd. Aan. Voor Zuid Nederland is dit 51 graden en voor Noord Nederland 53 graden. Je zonnewijzer is een fraai sieraad voor de tuin, maar het is natuurlijk nog leuker als hij ongeveer de juiste tijd aangeeft. Als je uit karton een rechte hoek knipt met een breedte van 78 mm en een lengte van 100 mm heeft u een hoek van 52 graden.
Je zonnewijzer staat natuurlijk waterpas. Maar dan ben je er nog niet…. De richting van de zonnewijzer moet nu worden bepaald.
Je kunt dat het beste met een horloge doen. Richt de zonnewijzer naar het noorden en zorg voor een correcte hoek. Bij tijden gaan we altijd uit van de Midden Europese tijd. Hierbij moet je ’s zomers een uur optellen Tevens heb je voor de exacte tijdsbepaling een zogenaamde tijdvereffeningstabel(zie onder deze tekst) nodig. De getallen hiervan geven het aantal minuten aan dat je in de desbetreffende maand erbij moet optellen of aftrekken voor de exacte tijd. Misschien is het wat ingewikkeld, en helemaal zuiver al niet altijd lukken. Gelukkig kunt je je dan troosten met de gedachte dat een zonnewijzer gewoon een plaatje is om te zien.
Elk type zonnewijzer bestaat uit een meetkundig uitgeslagen wijzerplaat waarop voor het aflezen van de tijd de schaduw van een wijzer valt. Deze wijzer moet precies evenwijdig aan de noord-zuid-as van de aarde lopen. Dat is gemakkelijk te verwezenlijken. We hoeven in een atlas alleen maar het aantal graden noorderbreedte waarop onze woonplaats ten opzichte van de evenaar ligt op te zoeken. Wanneer we de wijzer een even grote hoek met het horizontale vlak laten maken en op het noorden richten, zal hij nauwkeurig evenwijdig aan de genoemde aardas lopen. Als we er 's avonds langs kijken, zal de poolster in het vizier liggen. Hieruit blijkt dat de helling van de wijzer toeneemt naarmate onze woonplaats noordelijker is gelegen. De zuidelijke grens van onze lezerskring ligt in België bijvoorbeeld op 50' graad noorderbreedte en de noordelijke hij de Waddeneilanden op 53½ graad; altijd nog een verschil van 3 graden. Een in het nog zuidelijker gelegen Frankrijk gekochte zonnewijzer zal bij ons dan ook een onjuiste tijd aangeven! De meetkundige uitslag van de wijzerplaat, waarbij we slechts enig tekengerei nodig hebben, is eveneens van het aantal graden noorderbreedte van onze woonplaats afhankelijk; dat zal straks blijken.
Als we een zonnewijzer willen maken waarop alleen maar de plaatselijke zonnetijd is af te lezen, kan de atlas al worden opgeborgen. Deze zonnetijd komt echter niet met de hier thans geldende Midden-Europese tijd (M.E.T.) overeen. Bedenk namelijk dat de zon in oostelijker gelegen streken eerder dan bij ons opkomt. Over een afstand van 15 graden oosterlengte ten opzichte van de nulmeridiaan van Greenwich scheelt dat één uur. Om over de gehele wereld tot een gemakkelijk vergelijkbare tijdrekening te komen verdeelde men het. aardoppervlak in zones van 15 lengtegraden. De bij ons geldende M.E.T. is de plaatselijke zonnetijd van de streek die op 15 graden oosterlengte is gelegen; dat is ongeveer bij de grens tussen Oost-Duitsland en Polen. Om het tijdsverschil tussen de plaatselijke zonnetijd en de M.E.T. vast te stellen zoeken we eerst in de atlas het aantal graden oosterlengte waarop onze woonplaats ligt op. Dit getal trekken we af van 15, waarna we het verschil met 4 vermenigvuldigen. Op een plaats die op 5 graden oosterlengte ligt, zoals bijvoorbeeld Gorinchem, loopt de plaatselijke zonnetijd dus (15 - 5) x 4 = 40 minuten achterop de M.E.T. Om bij het aflezen van de zonnewijzer steeds terugkerend hoofdrekenwerk te besparen kunnen we ook de wijzerplaat gemakkelijk aan de M.E.T. aanpassen. We merken nog op dat we bij het uitslaan van de wijzer en de wijzerplaat in de praktijk geen rekening met halve graden behoeven te houden. Die kunnen, vooral hij een klein model, nauwelijks zuiver worden getekend. Het zal bovendien zonneklaar zijn dat een zonnewijzer niet op een beschaduwde plaats mag worden opgesteld.
Door gebruik te maken van de veranderende lengt van de schaduw van de aanwijsstaaf kan men de datum vaststellen. In dit voorbeeld wordt naast het uur ook de datum van de zogenaamde Vlaamse feestdag aangegeven. Op die dag schuift de schaduw van het bolletje dat op de aanwijsstaaf zit over een op de zonnewijzer aangebrachte gebogen lijn.
De foto hieronder laat op eenvoudige wijze zien hoe je rekening kunt houden met de maand.
Zoals al eerder gememoreerd moet de poolstijl van de zonnewijzer (de pijl) onder een hoek tussen de 51 (Zuid Nederlend) en 53 (Noord Nederland) graden staan.
Onderstaande afbeelding geeft weer hoe je de juiste hoek gemakkelijk kunt instellen.
Misschien is bij de wiskundelessen de goniometrie al eens aan de orde geweest, dan kun je hier eens met je wiskunde leraar over praten.
BOUWPLAAT
WAT LEER JE
Wat leer je van deze opdracht?
Het is de bedoeling dat je in een groepje van 2 medeleerlingen/studenten gaat samenwerken. Het groepje gaat, na eerst wat afbeeldingen van zonnewijzers te hebben bestudeerd (zie onder menubalk FOTO's) eerst een schetsontwerp maken. Vooraf denken jullie eens na over de vorm en de te gebruiken materiaalsoorten. Je kunt naast staal ook kunststof toepassen. Het is de bedoeling dat iedere groep een zonnewijzer maakt. Van de zonnewijzer wordt eerst een ontwerpschets, en daarna een werktekening met maten e.d. gemaakt. In de stuklijst geven jullie de materiaalsoort en de productiemethode aan. Van de fabrikage van de zonnewijzer maken jullie een reportage/video-opname, die tijdens de presentatie wordt vertoond. Al jullie activiteiten worden vastgelegd in een logboek, zodat jullie tutor kan zien wat je gedaan hebt. Het format voor het logboek is te vinden op onderstaande site (tweede icoon): .http://wei.kennisnet.nl/werktuigbouwkunde/competentiegerichtleren/projectwijzers/montagetechnicus
Je leert dus:
- informatie zoeken, selecteren en waarderen
- samenwerken
- afspraken maken en helder communiceren
- werktekeningen maken van je schets
- een planning maken
- materialen kiezen en bestellen, samen met de koopdelen
- lassen
- buigen
- knippen/zagen
- klinken
- met verschillende materialen werken
- roestpreventie toepassen
- reportage/video-opname maken
STAPPENPLAN
1 Orientatiefase
Om de produktie van de zonnewijzers goed te laten verlopen ga je eerst de volgende vragen beantwoorden:
- Welke materiaalsoorten komen in aanmerking?
- Welke foto's van zonnewijzers staan op Internet?
- Uit welke onderdelen bestaat de zonnewijzer die jullie gaan maken?
- Welke onderdelen bestellen jullie?
- Wat gaat zo'n zonnewijzer kosten?
- Welke conserveringsmethoden zijn er?
- Welk materialen gaan jullie werkelijk gebruiken?
- Welke bewerkingen moeten worden uitgevoerd?
- Welke machines en gereedschappen heb je nodig, en zijn deze beschikbaar?
- Welke bevestigingsmethoden kunnen worden toegepast?
2 Hoe ga je dat aanpakken?
3 Welke informatie heb je nodig?
- Zorg ervoor dat je met behulp van de tekeningen precies weet hoe je te werk moet gaan.
- Voor informatie over de verschillende onderwerpen kun je terecht bij de zoekmachine van kennisnet, Davindi zie (http://davindi.kennisnet.nl/ of www.wikiwijs.nl).
- Zoek bijvoorbeeld met de trefwoorden: buismateriaal, profielstaal, plaatmateriaal van RVS of koperof messing, RVS-buis, kunststof, planning, presentatie, digitale fotografie.
- Bespreek met elkaar hoe je het beste kunt werken.
4 Aan de slag
- Bestudeer samen de gemaakte schetsen en tekeningen. Bespreek met je docent hoe jullie denken te gaan werken.
- Voordat je gaat beginnen is het goed om eerst elke bewerking goede te oefenen. Maak daarom bijvoorbeeld eerst een oefenwerkstukje met het lasapparaat of andere toe te passen bevestigingsmethoden, zoals schroeven, poppen en klinken.
- Maak een lijst waarop alle onderdelen met de hoofdafmetingen zijn vermeld, zodat je weet welke materialen je nodig hebt.
- Zorg ervoor dat de benodigde materialen indien niet beschikbaar, op tijd worden besteld.
- Schrijf op de gemaakte lijst bij elke onderdeel, welke machine(s) je hiervoor nodig hebt.
- Schrijf ook de materiaalsoort bij elk onderdeel.
- Schrijf bij koopdelen, zoals buizen, profielen, plaatstaal, cijferstrips, kunststofplaat en bevestigingsmaterialen het bestelnummer en de firma waar je het kunt kopen.
- Bestel de koopdelen.
Werk veilig, precies en werk samen. Problemen altijd met elkaar bespreken!!
PRESENTATIE
Laat zien wat jullie groep gemaakt heeft in een flitsende presentatie. Verzin een leuke naam.Vertel in de presentatie:
- Wie er aan de productie van de zonnewijzer heeft meegewerkt
- Hoe jullie hebben gewerkt: de planning, de samenwerking, de leuke en minder leuke momenten.
- Laat foto's zien van alle onderdelen, en van de fabrikage van de onderdelen
- Laat de reportage zien die jullie hebben gemaakt, en waarbij de zonnewijzer op de juiste manier geinstalleerd wordt
Via de onderstaande links kun je leren waar je bij het presenteren op moet letten, zodat je een goed resultaat behaald:
http://www.lichaamstaal.nl/lichaamstaal.html?presentatie.html
http://www.sip.be/cursus/powerpoint/rechts1.HTM
EVALUATIE
Bij het evaluatiegesprek kan de docent samen met de leerling/student gebruik maken van de onderstaande beoordelingsmatrix (klik het nevenstaande symbool aan om het bestand te openen). Zorg ervoor dat elke onderdeel even aan de orde komt
Beoordelingsmatrix
|
Samenwerken en communicatieve competenties
|
|
competenties
|
Opmerkingen
|
|
sociaal gevoel, betrokkenheid verantwoordelijkheid nemen
|
|
|
Flexibiliteit
|
|
|
Omgang met klasgenoten
|
|
|
Omgang met docenten, schoolleiding
|
|
|
Gesprek voeren: correct spreken, Luisteren, begrijpen
|
|
|
Begrijpend Lezen.
|
|
|
Vakmatige competenties
|
|
Rekenen
|
|
|
Zorgvuldigheid, punctualiteit, nauwkeurigheid
|
|
|
Ruimtelijk inzicht
|
|
|
Technisch gevoel, technisch inzicht
|
|
|
Vormgeving
|
|
|
Organisatorische competenties
|
|
Opruimen
|
|
|
Projectmatig werken: o.a. plannen, bijstellen
|
|
|
Zelfstandigheid
|
|
|
Persoonlijke ontwikkelingscompetenties
|
|
Concentratie, doorzettingsvermogen
|
|
|
Persoonlijke verzorging
|
|
|
Reflectie op eigen handelen
|
|
|
Open staan voor veranderingen
|
|
Beoordelen samenwerken en communicatieve competenties
DOCENTENTIPS
Voor de docent:
Natuurlijk zullen uw leerlingen/studenten graag aan het werk gaan met het maken van de zonnewijzers. Het ontwerpen en tekenen van een eigen model verdient de voorkeur, omdat dan ook aan de te verwerven competenties voor het tekenen wordt gewerkt. Het is goed om in groepjes van 2 leerlingen te werken, zodat er verschillende ideeen ontstaan, en iedereen mee kan werken aan dit project (geen meelifters). Afhankelijk van de ervaring die leerlingen met het lassen, en andere (verbindings)technieken hebben, is het altijd nuttig eerst een paar oefeningen te doen. Wellicht verdient het aanbeveling een AVO-docent de presentatie te laten beoordelen.
Voor de beoordeling kunt u kiezen uit verschillende tabellen. De onder de knop EVALUATIE aanwezige tabel kan eventueel door de leerlingen zelf worden ingevuld. Door op het onder de tabel staande symbool te klikken kunt u de tabel downloaden.
Wordt dit project op het MBO uitgevoerd, dan kunnen de relevante werkprocessen en competenties uit het betreffende kwalificatiedossier in het onderstaande formats voor POP en KD worden vastgelegd en daarna in het Digitaal Portfolio of een project-ordner worden geplaatst.
| Ik ga werken aan: (Competentie/werkproces’ |
Mijn doel is om:(persoonlijk leerdoel) |
Ik doe dat door:(Beschrijving activiteit) |
Het resultaat is dat: (beschrijving van het resultaat |
| Samenwerken |
Beter naar anderen te luisteren, niet mijn eigen mening opdringen |
In de volgende leertaak anderen te betrekken bij de discussie. Ik zal andere mensen naar hun mening vragen |
Ik praat minder, vraag meer. Andere mensen durven tegen mij in te gaan |
| Presentatie geven |
Minder onzeker over te komen |
In de volgende leertaak een presentatie te geven aan mijn groep. Ik probeer daarbij rustiger te praten aan de hand van een aantal steekwoorden |
Ik praat rustig en improviseer ter plekke. Ik kan nu echt een boodschap overbrengen. |
De volgens het CGO-concept behaalde resultaten moeten door de Studieloopbaan begeleider (SLB) in het Digitaal Portfolio (DPF) worden ingevuld. Onderstaand overzicht geeft het voor het kwalificatiedossier Middenkader engineering, de onder de kerntaken vallende werkprocessen en de voor het dossier geldende competenties weer. Wanneer in de kolom POP aangevinkt wordt welke werkprocessen de student in het betreffende blok of module gaat doen, dan kan na afloop afgevinkt worden door student, praktijbegeleider, BPV-docent en Leertaakbegeleider (LTB) of het betreffende werkproces naar verwachting was of boven of beneden verwachting. Is een werkproces onvoldoende cq beneden verwachting beoordeeld dan kan in bovenstaand schema (POP/PAP) worden aangegeven aan welke competenties gewerkt gaat worden. De SLB-er vult na de beoordelingen het DPF in. Voor het hele kwalificatiedossier van "De technicus" kunt u kijken op http://competentie.kenteq.nl/cms/publish/content/downloaddocument.asp?document_id=3878
Voor andere passende kwalificatiedossiers kunt u kijken op: http://competentie.kenteq.nl/cms/publish/content/showpage.asp?pageid=912
Eindbeoordelingsdocument KD Technicus t.b.v. de zonnewijzer
WEI-site
Op de WEI-site vindt u interessante informatie over lesmateriaal en links naar sites over b.v. competentiegericht leren voor werktuigbouwers. Voor de projectwijzers van het consortium Beroepsonderwijs zijn per projectwijzer sites geselecteerd, zodat studenten niet "verdwalen"op het world wide web. Meer...
