Как провести горизонталь и вертикаль: инструменты дизайнера и строителя
Любое здание должно быть надежным, устойчивым, обладать конструкцией, противодействующей разрушениям, и в то же время выглядеть красиво, эффектно.
Выполнить эти требования помогает знание основных физических законов, связанных с действующими нагрузками и контролем распределения сил гравитации.
Они постоянно действуют на строительные элементы, направлены к центру тяжести Земли. Под их влиянием любое тело, лишенное опоры, падает с высоты вниз, движется по кратчайшей прямой — вертикали, совпадающей с направлением силовых линий притяжения.
Этот закон определяет работу двух основных строительных приборов:
- отвеса, указывающего вертикаль;
- уровня, определяющего горизонталь.
Они встраиваются в различные современные измерительные инструменты и позволяют качественно выполнять разметку и оценку состояния поверхностей.
Содержание статьи
Принципы работы отвеса и уровня
Когда проверяется геометрия строящегося здания и создается его дизайн, то возникает необходимость контроля ориентации горизонтальных плоскостей, точность выставления вертикальных несущих элементов.
С древних времен для этого люди пользуются отвесом и уровнем.
Что такое отвес
Прибор использует утяжеленный металлический грузик в форме сбалансированного цилиндра с наконечником острого конуса, который привязывают к концу тонкого и прочного шпагата.
Если приподнять мотовильце, то грузик повиснет на шнуре, вытянув его в прямую линию, указывающую направление к центру земли — вертикали. Останется только оценить по ней ориентацию стены или провести ее разметку.
Если около натянутого по вертикали шнура разместить проградуированную в угловых единицах шкалу, то по ней можно снимать величину отклонения строительных элементов от номинальных параметров.
Что такое уровень
Принцип работы этого прибора основан на свойстве текучести жидкостей под воздействием сил гравитации. В спокойном состоянии молекулы жидкого вещества равномерно заполняют все полости объема, в котором они расположены, а на внешней поверхности создают строгую и ровную плоскость, называемую зеркалом.
Она всегда располагается в плоскости, перпендикулярной вертикали и называется горизонтом, а линия, проведенная на ней — горизонталь.
Если в чашку налить воду, то она образует зеркало в плоскости горизонта. Когда будем наклонять наш сосуд под различными углами, то зеркало воды будет стабильно сохранять свою перпендикулярность к вертикали.
Это свойство используется в строительных уровнях. Их сосуд изготавливают из прозрачного стекла в виде цилиндра и заливают внутрь жидкость, оставляя немного воздуха. Герметично закрывают входное отверстие, а затем кладут боком на контролируемую плоскость и сравнивают параллельность поверхности залитой воды по горизонтали со стенкой сосуда.
Иногда в жизненной ситуации из всего инструмента у дизайнера может оказаться в наличии только бутылка водки. С ее помощью несложно проверить горизонталь поверхности или устойчивость на ней. Но, лучше воспользоваться приборами со шкалой в угловых градусах.
Ее наносят на корпусе равномерными делениями, по которым за счет перемещения пузырька воздуха определяют угол отклонения строительной поверхности от уровня горизонта.
По этому принципу работают многочисленные приборы, называемые строительными уровнями.
Отвес с уровнем позволяют сравнивать правильность возведения строительных конструкций и вычерчивать на их поверхностях линии горизонтали и вертикали по конечным точкам.
Инструменты для вычерчивания точных линий
С помощью отвеса можно по верхней точке определить положение нижней, расположенной на той же вертикали. Но чтобы между ними провести прямую линию, потребуется прикладывать линейку, а по ней чертить карандашом.
Однако существует ряд устройств, значительно облегчающих подобную работу.
Строительный шнур с пропиткой красящим составом
Этот прибор продают намотанным на мотовильце или помещенным в специальный корпус, исключающий посторонние загрязнения. Гель, жидкость или порошок в специальном футляре быстро окрашивают нить для перенесения цвета на строительную конструкцию.
Потребуется закрепить один конец шнура в начальной точке линии (можно просто привлечь помощника на пару минут), а затем отвести мотовильце в ее конец и натянуть нить.
Далее следует ее отвести, как тетиву у лука и резко отпустить. Шнур отобьет четко видимый и совершенно прямой отрезок.
Таким способом можно быстро выполнять большое количество линий по горизонтали, вертикали или наклонной плоскости.
Лазерные уровнемеры
Приборы вычерчивания уровней на основе использования лазера сейчас широко распространены. Самые простые конструкции обладают источником лазерного луча, который включается от подачи питания со встроенной батарейкой.
Они имеют на корпусе пузырьковые уровни с делениями, по которым корпус указателя ориентируется в пространстве, после чего включается лазерный луч, прорисовывающий линию на плоскости.
Даже с помощью простой лазерной указки можно точно провести линию горизонтали на стене. Для этого потребуется на табуретку или стол поставить тазик с водой и поместить на нее плавающий предмет, например, кусок плоского пенопласта.
Останется только положить сверху обычную лазерную указку и навести ее на одну из точек линии.
Потом пенопласт поворачивается, а световой сигнал перемещается по единому уровню горизонтали.
Недостаток этого способа — сложность регулирования уровня высоты самодельного прибора по вертикали.
Более сложные конструкции, называемые построителями плоскостей, лазерными или ротационными нивелирами либо уровнями имеют механизм развертки оптического луча в одной или более плоскостях, расположенных под различными углами. Профессиональные дорогие приборы, используемые для сложного дизайна, могут одновременно вычерчивать до пяти плоскостей, обладают различными сложными техническими настройками.
Наибольшей популярностью пользуются нивелиры, создающие всего две перпендикулярные плоскости, которые можно наклонять под различными углами относительно горизонтали за счет регулирования крепления корпуса на штативе.
Они сразу прорисовывают линии для выкладывания плитки, создания параллельных ступенек и перил на наклонных лестницах, выполнения других дизайнерских задумок.
Описанные в статье устройства не являются единственными. Производители измерительного оборудования для строительных работ выпускают их расширенным ассортиментом с различными характеристиками и техническими возможностями определения горизонтали и вертикали.
Например, принцип работы практичных лазерных нивелиров фирмы Bosch предлагаем посмотреть на видеоролике, расположенным ниже. Это общий прибор для аналогичных моделей других фирм.
Напишите в своих комментариях о тех приборах, которыми вы пользуетесь чаще.
Полезные товары
- Карманный складной нож
- Регулируемые ящички для хранения
- Электровал с пультом для рулонной шторы
Полезные сервисы и программы
- Курсы по дизайну
- Онлайн изучение английского языка с репетитором или самостоятельно
Реклама
#1 Прямые линии — вертикали и горизонтали :: DIY Photo School
Итак, поехали!
Речь в первом выпуске пойдёт о вертикальных и горизонтальных линиях.
Я постарался сохранить основной смысл, немного сократив исходные тексты и по-возможности упростив описание. Если всё же встретите незнакомые слова, спросите в комментариях, особенно если это мешает понять идею. Ничего зазорного в этом нет, мы все тут новички.
Настоятельно рекомендую пойти и почитать сами источники, особенно Майкла Фримана (ссылки в конце поста). Это займёт 10-30 минут. Некоторые мысли и идеи, а главное авторские иллюстрации, не попали в выпуск.
P.S: Картинки в посте видно?
Линии
Все изображения состоят из совокупности линий, форм и очертаний. В фотографии линии проявляются менее явно, чем в изобразительном искусстве, и обычно они воображаемые. Роль линии часто играют края видимых предметов или последовательность объектов.
При визуальном определении линий наибольшую роль играет контраст — между светом и тенью, участками разного цвета, текстурами и формами. Поскольку рамка фотографии сама состоит из линий, это побуждает глаз сравнивать угол и длину линий рамки и линий изображения.
Линии характеризуются динамическими свойствами — направлением и движением. С помощью линий, автор может направлять взгляд зрителя по пространству кадра к объекту.
Линии обладают и выразительными свойствами. Мощные чёткие линии могут выражать смелость, тонкие изгибающиеся линии намекают на деликатность и т.д.
Разные формы линий вызывают определённые ассоциации. Горизонтальные и вертикальные линии порождают ощущение силы и мощи и некой статичности. Диагональные линии создают впечатление движения неподвижного изображения.
Горизонтальные, вертикальные и наклонные линии (диагонали), вносят свой вклад в создание настроения, вызываемого изображением. Угол наклона и соотношение с размером рамки определяют влияние линии на восприятие изображения. Большое влияние имеют тон и цвет линии по отношению к остальному изображению, а также её повторяемость.
Как и любой приём, линии могут помочь создать или наоборот разрушить образ.
Горизонтальные линии
Горизонталь во многих смыслах служит базовой линией композиции.
Это фундаментальная ориентирная линия, самая знакомая из всех, и даже её визуальная тяжесть — это напоминание о том, что горизонтальная поверхность есть держащая основа. Поэтому горизонтальные линии обычно выражают стабильность, вес, мир и спокойствие. Через их ассоциацию с горизонтом они также указывают на дистанцию и широту.
Прямые горизонтальные линии могут играть роль разделительной черты, заставляющей зрителя оставаться снаружи, заглядывая за них.
Горизонтали практически всегда присутствуют в перспективном изображении. Даже беспорядочные скопления объектов с увеличением дистанции превращаются в горизонтальные вереницы предметов, и в конченом итоге — в линии.
Вертикальные линии
Вертикаль — второй основной компонент рамки.
Для единичной вертикали более подходит вертикальный формат. Однако группа вертикальных форм может служить основой горизонтального кадра.
Вертикальная линия обычно является главным компонентом изображения человеческой фигуры или дерева.
Её направление совпадает с направлением вектора силы тяжести или противоположно ему.
Без ассоциации с поддерживающей основой, характерной для горизонтальной линии, вертикальная линия обычно в большей степени даёт ощущение скорости и движения — либо вверх, либо вниз.
Видимые отвесно с низкой точки съёмки вертикали при подходящих обстоятельствах словно противостоят зрителю. Изображение содержащее выраженные вертикальные линии как правило вызывает ощущение высоты и значительности.
Несколько вертикальных форм могут вызывать ассоциации с барьером — например, столбы или шеренга людей, стоящих лицом к объективу. В какой-то степени они могут олицетворять силу и власть.
Как и в случае с горизонтальными линиями, здесь очень важно выравнивание. На фотографии и те и другие сразу сопоставляются взглядом с краями рамки, и даже незначительное несоответствие моментально бросается в глаза.
Горизонтальные и вертикальные линии перпендикулярны и действуют как ограничители друг друга, уравновешивая композицию.
Также они могут создавать ощущение баланса, так как возникает ассоциация с прямым стоянием, поддерживаемым на плоской поверхности.
Композиция, основанная на вертикальных и горизонтальных линиях вызывает ощущение надёжности, удовлетворения.
Материал возмутительным образом скопирован из:
Майкл Фриман. Дао цифровой фотографии (pdf)
Эксель, Бетдорф и др. Искусство фотографии: сила композиции (pdf)
wikipedia.org: Composition_(visual_arts)
Иллюстрации, на мой взгляд, подобраны не сильно удачно, но общую идею вроде удалось показать.
Добро пожаловать в комментарии, там можно обсудить описание, задания и способности автора 🙂
Также категорически приветствуется обсуждение всего что касается выполнения задания, непонятных моментов и прочего. Это едва ли не главное, ради чего стоит обучаться вместе!
Спасибо за внимание!
Задания к выпуску
Другая сторона практики — пересмотрите любимые работы фотографов и живописцев.
Обратите внимание, как используются описанные приёмы. Поделитесь вдохновением с соучастниками 🙂
Горизонтальное и вертикальное перемещение снаряда
Предыдущие диаграммы, таблицы и обсуждение относятся к тому, как горизонтальная и вертикальная составляющие вектора скорости изменяются со временем в ходе траектории снаряда. Теперь мы исследуем, как изменяются со временем горизонтальная и вертикальная составляющие смещения снаряда. Как уже обсуждалось, вертикальное перемещение (обозначенное символом и в приведенном ниже обсуждении) снаряда зависит только от ускорения свободного падения и не зависит от горизонтальной скорости. Таким образом, вертикальное смещение ( y ) снаряда можно предсказать, используя то же уравнение, которое используется для нахождения смещения свободно падающего объекта, совершающего одномерное движение. Это уравнение обсуждалось в Разделе 1 физического класса. Уравнение можно записать следующим образом.
где g равно -9,8 м/с003 и t 900/с0006 — время в секундах. Приведенное выше уравнение относится к снаряду без начальной вертикальной скорости и, таким образом, предсказывает расстояние по вертикали, на которое падает снаряд, если он падает из состояния покоя. Ранее также обсуждалось, что сила тяжести не влияет на горизонтальное движение снаряда. Горизонтальное смещение снаряда зависит только от скорости, с которой он перемещается по горизонтали ( v ix ) и количества времени ( t ), в течение которого он перемещается по горизонтали. Таким образом, если горизонтальное смещение ( x ) снаряда были представлены уравнением, тогда это уравнение было бы записано как
На приведенной ниже диаграмме показана траектория снаряда (красным цветом), путь снаряда, выпущенного из состояния покоя без горизонтальной скорости (синий) и путь того же объекта при выключенной гравитации (зеленый).
Как видно на диаграмме выше, вертикальное расстояние падения из состояния покоя в течение каждой последующей секунды увеличивается (т. е. имеет место вертикальное ускорение). Также можно увидеть, что вертикальное смещение подчиняется приведенному выше уравнению (y = 0,5 • g • t 2 ). Кроме того, поскольку отсутствует горизонтальное ускорение, горизонтальное расстояние, проходимое снарядом за каждую секунду, является постоянной величиной — снаряд проходит горизонтальное расстояние 20 метров за каждую секунду. Это согласуется с начальной горизонтальной скоростью 20 м/с. Таким образом, горизонтальное смещение составляет 20 м за 1 секунду, 40 метров за 2 секунды, 60 метров за 3 секунды и т. д. Эта информация сведена в таблицу ниже.
Время | ||
Теперь рассмотрим значения смещения для снаряда, запущенного под углом к горизонтали (т.
е. снаряда, запущенного не горизонтально). Как повлияет на значения смещения наличие начальной вертикальной составляющей скорости? На приведенной ниже схеме показано положение снаряда, запущенного под углом к горизонту. Снаряд по-прежнему падает на 4,9 м, 19,6 м, 44,1 м и 78,4 м ниже прямолинейного пути без гравитации. Эти расстояния указаны на схеме ниже. 92. Однако траектория без гравитации больше не является горизонтальной линией, поскольку снаряд не запускается горизонтально. В отсутствие силы тяжести снаряд поднялся бы на расстояние по вертикали, равное времени, умноженному на вертикальную составляющую начальной скорости (v
y = v iy • t + 0,5 • g • t 2
где v iy — начальная вертикальная скорость в м/с, t — время в секундах, g = -9,8 м/с/с (приблизительное значение ускорения свободного падения) .
Если снаряд запущен с начальной вертикальной скоростью 19,6 м/с и начальной горизонтальной скоростью 33,9м/с, то перемещения снаряда по осям x и y можно рассчитать с помощью приведенных выше уравнений. Пример расчета показан ниже.
Расчеты для t = 1 секунда
|
В следующей таблице приведены результаты таких расчетов для первых четырех секунд движения снаряда.
Время | ||
Данные в таблице выше показывают симметричный характер траектории снаряда.
Вертикальное перемещение снаряда t за секунд до достижения вершины равно вертикальному перемещению снаряда t за секунд после достижения вершины. Например, снаряд достигает пика за 2 секунды; вертикальное смещение такое же через 1 секунду (1 с до достижения пика) такое же, как и через 3 секунды (1 с после достижения пика). Кроме того, время достижения пика (2 секунды) такое же, как и время падения с пика (2 секунды).
Мы хотели бы предложить …
Иногда недостаточно просто прочитать об этом. Вы должны взаимодействовать с ним! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего симулятора движения снарядов. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Симулятор позволяет исследовать концепции движения снаряда в интерактивном режиме.
Посетите: Симулятор движения снаряда
Используйте свое понимание снарядов, чтобы ответить на следующие вопросы. Затем нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.
1. Анна Литикаль сбрасывает мяч с вершины скалы высотой 78,4 метра. Через какое время мяч достигнет земли и на какой высоте будет находиться мяч после каждой секунды движения?
Щелкните здесь, чтобы увидеть схему ситуации.
2. Пушечное ядро запускается горизонтально с вершины утеса высотой 78,4 метра. Через какое время мяч достигнет земли и на какой высоте он будет находиться после каждой секунды пути?
Щелкните здесь, чтобы увидеть схему ситуации.
3.
Заполните приведенную ниже таблицу, указав значение горизонтальной и вертикальной составляющих скорости и ускорения снаряда.
4. На приведенной ниже диаграмме показана траектория снаряда, запущенного не горизонтально из возвышенного положения на вершине утеса. Начальные горизонтальная и вертикальная составляющие скорости равны 8 м/с и 19,6 м/с соответственно. Показаны положения объекта с интервалом в 1 секунду. Определите горизонтальную и вертикальную скорости в каждый момент времени, показанный на диаграмме.
Следующая диаграмма относится к вопросам № 1 и № 2 выше. Используется шкала, где 1 см = 5 метрам. (Обратите внимание, что 1 см может быть разным расстоянием для разных компьютерных мониторов, поэтому на диаграмме указана сантиметровая линейка.)
Вернуться к вопросу №1.
Вернуться к вопросу №2.
Следующий раздел:
Перейти к следующему уроку:
Горизонтальное и вертикальное движение | Научный проект
Научный проект
Пуля выпущена из оружия, находящегося параллельно земле. В тот же самый момент вторая пуля падает с той же высоты, что и пистолет. Какая пуля первой упадет на землю?
Ответ на эту классическую головоломку вовсе не интуитивно понятен. Это зависит от фундаментального факта физики: вертикальное и горизонтальное движение полностью независимы друг от друга. Хотя в этом расследовании мы не будем стрелять из оружия, мы воспользуемся предметами повседневного обихода, чтобы продемонстрировать основной закон движения, применимый ко всему, от бейсбольного мяча до запуска ракеты.
Скачать проект
Как влияют друг на друга вертикальное и горизонтальное движения снаряда?
Что первым упадет на землю: пуля, выпущенная горизонтально из ружья, или пуля, упавшая с той же высоты, что и ружье?
- Стул
- Скейтборд
- Мяч футбольный или баскетбольный
- Друг или волонтер
- Гладкий пол
- Стол
- Две монеты
- Папка Manila (или тонкий кусок картона — что-то жесткое, но сгибаемое)
Скейтборд
- Попросите друга или волонтера встать или сесть на скейтборд, удерживая мяч.
- Катите скейтборд вперед.
- Во время катания попросите человека на скейтборде подбросить мяч прямо вверх. Следите за траекторией мяча. Куда это девается? Сможет ли человек поймать мяч на его спуске?
Монеты
- Разрежьте папку на квадрат со стороной примерно 5 дюймов.
- Сложите квадрат, чтобы получился «лоскут» шириной 2 дюйма. Расположите клапан так, чтобы он торчал прямо вверх и вниз.
- Поместите квадрат на угол стола так, чтобы два угла торчали из обоих краев стола. Один сбоку, поместите монету достаточно далеко, чтобы она не касалась стола. С другой стороны положите монету прямо на сгиб.
- Возьмитесь за клапан и аккуратно скрутите картон. Ваша цель состоит в том, чтобы горизонтально запустить монету, которая была помещена против сгиба, позволяя другой монете упасть прямо на землю. Прислушайтесь к звуку монет, падающих на пол. Что вы заметили?
Скейтборд
Вы, наверное, заметили, что мяч поднялся вверх и тут же вернулся к человеку на скейтборде, несмотря на то, что она все время двигалась.
Монеты
Прислушавшись к монетам, вы услышите, что они упали на пол в одно и то же время, несмотря на то, что одна была выброшена, а другая упала прямо вниз.
Горизонтальное и вертикальное движение полностью независимы друг от друга. Если вы стоите на одном месте и подбрасываете мяч прямо вверх, он вернется к вам. Это, наверное, не сюрприз. Но мяч также падает обратно в ваши руки , даже если вы все время двигаетесь боком . вертикальное (вверх и вниз) движение мяча абсолютно ничего не знает о горизонтальном (боковом) движении. Когда вы подбрасываете мяч вверх во время катания на скейтборде, мяч продолжает лететь вбок. Поскольку мяч сохраняет свое первоначальное горизонтальное движение после того, как покидает ваши руки, он снова оказывается в ваших руках, как будто ни вы, ни мяч никогда не двигались вбок.
Демонстрация монет показывает то же самое, только немного более драматично. Обе монеты падают с одинаковой высоты и начинают падать одновременно.
Однако один стреляет горизонтально со стола, а другой падает прямо вниз. Интуитивно вы можете подумать, что брошенной монете нужно больше времени, чтобы упасть на землю, потому что ей нужно пройти большее расстояние, но это не так: обе монеты падают на землю одновременно. Помните: вертикальное движение монеты ничего не знает о ее горизонтальном движении, и гравитации все равно. При выяснении того, сколько времени требуется каждой из монет, чтобы упасть на землю, все, что имеет значение, — это высота, с которой вы их роняете.
Теперь вы знаете достаточно, чтобы ответить на исходный вопрос: какая пуля первой попадает в землю? Ответ в том, что они оба упали на землю одновременно!
Отказ от ответственности и меры предосторожности
Education.com предоставляет идеи проекта научной ярмарки для ознакомления
только цели. Education.com не дает никаких гарантий или заявлений
относительно идей проекта научной ярмарки и не несет ответственности за
любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких
Информация.