How to Build a Telescope | Science Fair Projects

by Nola Taylor Redd, SPACE.com Contributor   |   December 30, 2013 06:04pm ET
Editor’s note: Contributor Nola Taylor Redd enlisted her children — Dawn (12), Michael (10), Jimmy (8), and Candy (6) — for this project. Here is her first-person account of the process. The project took them approximately an hour to complete.
Galilean telescope

Our telescope builders and their completed project.
Credit: D. Redd, M. Redd

When Italian astronomer Galileo Galilei heard rumors of the first practical telescope at the beginning of the 17th century, he was quick to craft his own version and turn it toward the heavens. Following his pattern, you can make your own Galilean telescope at home and use it to study the stars, just as the well-known astronomer once did.

A do-it-yourself Galilean telescope makes an excellent and inexpensive starter telescope — or science fair project. It is limited by its small field of view, but can inspire an even deeper study of the stars. [Related: Best Telescopes for Beginners]

Galilean telescope diagram
A diagram of how a Galilean telescope works.
Credit: Galileo Project, Rice University

A Galilean telescope is, in essence, a tube with two lenses placed at either end. The eyepiece is a plano-concave lens, which is flat on one side and curved inward on the other. The straight side is pointed outward. At the other end is the objective lens, a concave-convex lens, which curves inward on one side and outward on the other. The convex side faces outward.

Most of the materials you’ll need can be found at office supply stores or hardware stores. However, lenses will likely be your most challenging item to purchase. They can be bought from a variety of sources. Edmund Optics has a variety of high-quality sizes and focal lengths that can be matched to achieve your magnification goal. However, we went with a smaller surplus company that ships, in part because they are relatively close to us (we took the time to get feedback from the owner on our purchasing decisions). Their stock is less expensive, but also somewhat touch-and-go.

Magnification & focal length

A telescope’s power, or magnification, has to do with its lenses. Magnification is determined by the focal length of the telescope divided by the focal length of the eyepiece. Focal length is the distance from the lens to the point where the telescope is in focus, and is measured in millimeters.

For example, using a 50-millimeter lens on a telescope with a focal length of 450 mm would get you a power of 9x. Generally, the longer the focal length of the telescope, the more power it has, the larger the image and the smaller the field of view. By exchanging lenses, you can change the power of the telescope.

Choose a scope

This article presents two methods of constructing a Galilean telescope — a cardboard tube created by the Galileo Project, which inspired our construction, and a PVC-pipe telescope, which we wound up using for our final project. The cardboard appears to be far simpler of the two. However, it results in a telescope with a magnification of 9x, while our final PVC telescope has a magnification of 20x, much like the telescope Galileo used to discover the four dominant moons of Jupiter.

The nature of a Galilean telescope means that greater magnification requires longer length, which results in a more unwieldy telescope. You should keep in mind, too, that a Galilean telescope has a small field of view, which means, for instance, that you won’t be able to study the entire face of the moon at once.

While it won’t be able to pick out the Galilean moons, a telescope with a focus of 9x should be able to see features on Earth’s moon, including shallows from the plains, valleys and mountains. Details of Jupiter, such as its famous Great Red Spot, will not be visible at 9x, and Saturn’s rings should be visible as a disk, but not with great detail. However, for students who have not yet observed the heavens, a 9x Galilean telescope should make an exciting starter scope.

Building a simple Galilean telescope (about 9x magnification):

To build a simple cardboard Galilean telescope with a magnification of approximately 9x, your materials will need to have the following specifications:

Telescoping mailing tube
A telescoping mailing tube
Credit: Papermart.com

Cardboard telescoping mailing tube, with an inner and outer tube that telescopes. These can be found in most office supply stores:

  • Diameter of 50 mm (about 2 inches)
  • Length of 1,100 mm (43.3 inches)

Lenses, which can be purchased

  • Concave-convex lens: Diameter of 49 mm, focal length of 1,350 mm
  • Plano-concave lens: Diameter of 49 mm, focal length of 152 mm

Note that the focal lengths of the lenses are 1,350/152 = 8.88.

Tools

  • Coping saw
  • Box cutter
  • Drill or electrician’s punch

A telescoping mailing tube will have an inner tube that slides freely into the outer tube. Cut two pieces from the inner tube, approximately 1 to 1.5 inches (2.5 to 4 centimeters), to create spacers to hold the objective lens. A coping saw will cut the cardboard clean and straight, which is important.

The removable cap on the end of the outer tube will become the eyehole. Use the drill to make an eyehole in the center of the cap, using light pressure. It is important to keep the cut as smooth as possible. An electrician’s punch will also serve.

Drill small holes around the outside of the inner tube, where the lens will be. Place the flat end of the eyepiece lens against the removable cap. Slide the lens and cap into the outer tube. Add glue through the holes, and turn the lens to spread it around. Press the tube against the lens firmly until the glue is dry. Set aside.

Cut the closed end of the outer tube. Determine the how far into the tube the lens and spacers need to sit, then drill small holes on the sides of that region. Slide the first spacer in; insert glue through the relevant hole, moving it slightly to spread it around. Keep pressure on the region until the glue has dried.

Once the first spacer is dry, slide the objective lens in, with the second spacer against it. Insert glue through the hole, spread it, and press until it is dry.

Slide the inner tube into the outer tube. The telescope can be focused by sliding the cardboard tube as necessary. Once the correct focusing distance is found, the two ends can be permanently attached with glue or tape.

Building a specialty Galilean telescope (about 20x magnification)

The most important determination you will want to make is how great your magnification. We opted for a magnification of 20x, which resulted in a longer telescope than we could find from an office supply store. As such, we decided to switch the bulk of the body to a PVC pipe. The material and tools for this project are:

PVC telescope materials

Materials for a PVC-pipe telescope.
Credit: D. Redd, M. Redd

PVC pipe:

  • Outer tube (diameter: 5 cm or 2 inches; length: 2 meters or 7 feet)
  • Inner tube (diameter 4 cm or 1.5 inches; length: 15.25 cm or 6 inches)

Note: Our photos show flexible piping, which we started out with, but upon completion we preferred a straight pipe

Paper towel or toilet paper tube

Extra cardboard

Glue

Lenses:

  • Concave-convex lens: Diameter 49 mm, focal length 100 mm
  • Plano-concave lens: Diameter 47 mm, focal length 2000 mm

Note that the focal length of our lens are 2000/100 = 20, leading to a magnification of 20x.

Our lenses were 47 and 49 mm, or 1.8 and 1.9 inches, while the only PVC pipe we could locate came with an interior diameter of either 1.5 or 2 inches. We purchased flexible PVC pipe with an interior diameter of 1.5 inches, which was small enough to slide into the larger pipe.

Note: We chose to forgo standard PVC pipe of 1.5 inches simply because it only came in 10-foot lengths, while the flexible pipe did not. However, the flexible pipe came slightly curved, a problem we thought would change with sufficient exterior pressure and/or enough time inside of the straight pipe. In retrospect, we probably should have gone with the standard pipe and kept the excess around for future projects.

We attempted a couple of different methods of securing the lens and the pipe. We found success with a toilet paper tube, though a paper towel tube should also be effective. We slid the eyepiece lens into the tube, working carefully to make sure that it was straight.

The cardboard tube still fell short of the PVC diameter, so we added cardboard spacers along the side. Gluing the spacers in place allow the eyepiece to be adjusted as necessary.

PVC telescope assembly

Left: Inserting the objective lens into the flexible PVC pipe. Right: The cardboard tube we used for one of the lenses was too small, so we added a piece of cardboard shaped like a watch with no face, which worked great.
Credit: D. Redd, M. Redd

The flexible PVC pipe was trickier, and the problem won’t be resolved if you use a straight length of pipe. We used a boxcutter to scrape along the inside of the entry to the pipe to create a smooth area large enough to just slip the objective lens into.

Once you have the two complete segments, it is time to put them together. Slide the smaller tubing into the larger diameter tube.

PVC assemply two

Left: Use a boxcutter to scrape the inside of the pipe and enlarge its inner diameter. Right: Insert the cardboard eyepiece into the pipe.
Credit: D. Redd, M. Redd

The telescope can be focused by sliding the cardboard tube as necessary. Once the correct focusing distance is found, the two ends can be permanently attached with glue. PVC connectors, also purchasable at a hardware store, can serve to connect the two.

Observing the heavens

Even a 4-foot telescope can be a handful to study the stars with; a 7-foot scope certainly requires assistance. The Galileo Project website, which inspired the creation of our large telescope, lists plans for building a sufficient base.

This project was inspired by the Galileo Project, hosted by Rice University in Texas. For more information, visit their main page or their telescope-building page.

– See more at: http://www.space.com/24114-how-to-build-a-telescope-science-fair-projects.html?cmpid=514648#sthash.AOEH7XV2.dpuf

Un telescopio de Galileo es, en esencia, un tubo con dos lentes colocadas en cada extremo. El ocular es una lente plano-cóncava, que es plana en un lado y curvado hacia el interior en el otro. El lado recto se apunta hacia el exterior. En el otro extremo es la lente del objetivo, una lente cóncavo-convexa, que se curva hacia el interior en un lado y hacia el exterior sobre la otra. El lado convexo se enfrenta hacia el exterior.

La mayoría de los materiales que se necesitan se pueden encontrar en tiendas de suministros de oficina o ferreterías. Sin embargo, las lentes serán probablemente el artículo más difícil de adquirir. Se pueden comprar a partir de una variedad de fuentes. Edmund Optics tiene una variedad de tamaños de alta calidad y longitudes focales que se pueden emparejar para alcanzar su meta de aumento. Sin embargo, nos fuimos con una compañía menor superávit que se incluye, en parte debido a que son relativamente cerca de nosotros (nos tomamos el tiempo para obtener retroalimentación de los propietarios a nuestras decisiones de compra). Su acción es menos costoso, pero también algo toque-and-go.

Ampliación y longitud focal

El poder de un telescopio, o de ampliación, tiene que ver con sus lentes. Magnificación se determina por la longitud focal del telescopio dividida por la longitud focal del ocular. Longitud focal es la distancia desde la lente al punto donde el telescopio está en foco, y se mide en milímetros.

Por ejemplo, usando una lente de 50 milímetros en un telescopio con una distancia focal de 450 mm le conseguiría una potencia de 9x. Generalmente, cuanto mayor sea la longitud focal del telescopio, más la energía que tiene, mayor será la imagen y el más pequeño es el campo de visión. Mediante el intercambio de lentes, puede cambiar el poder del telescopio.

Elegir el alcance

Este artículo presenta dos métodos para la construcción de un telescopio de Galileo – un tubo de cartón creado por el Proyecto Galileo , que inspiró nuestra construcción, y un telescopio tubo de PVC, que terminamos usando para nuestro proyecto final. El cartón parece ser mucho más simple de los dos. Sin embargo, se traduce en un telescopio con un aumento de 9 x, mientras que nuestro telescopio PVC final tiene una magnificación de 20x, al igual que el telescopio de Galileo utiliza para descubrir los cuatro dominantes lunas de Júpiter .

La naturaleza de un telescopio de Galileo significa que una mayor ampliación requiere mayor longitud, lo que resulta en un telescopio más difícil de manejar. Usted debe tener en cuenta, también, que un telescopio de Galileo tiene un pequeño campo de visión, lo que significa, por ejemplo, que usted no será capaz de estudiar toda la cara de la luna a la vez.

A pesar de que no será capaz de recoger los satélites galileanos, un telescopio con un foco de 9x debe ser capaz de ver las características de la luna de la Tierra , incluyendo aguas poco profundas de las llanuras, valles y montañas. Detalles de Júpiter, como su famosa Gran Mancha Roja, no será visible en 9x, y los anillos de Saturno debe ser visible como un disco, pero no con todo lujo de detalles. Sin embargo, para los estudiantes que aún no se han observado los cielos, un telescopio de Galileo 9x debe hacer un alcance arranque emocionante.

La construcción de un telescopio de Galileo sencilla (sobre ampliación 9x):

Para construir un telescopio de Galileo cartón simple, con un aumento de aproximadamente 9 x, los materiales deberán cumplir las siguientes especificaciones:

Tubo telescópico de correo
Un tubo telescópico de correo Crédito: Papermart.com

Tubo telescópico de correo de cartón , con un tubo interior y exterior que los telescopios. Estos se pueden encontrar en la mayoría de tiendas de artículos de oficina:

  • Diámetro de 50 mm (aproximadamente 2 pulgadas)
  • Longitud de 1100 mm (43,3 pulgadas)

Las lentes , que se pueden comprar

  • Lente cóncavo-convexa: Diámetro de 49 mm, la longitud focal de 1350 mm
  • Lente plano-cóncava: Diámetro de 49 mm, la longitud focal de 152 mm

Tenga en cuenta que las distancias focales de las lentes son de 1350/152 = 8,88.

Instrumentos

  • Segueta
  • Cortador del rectángulo
  • Taladro o un punzón de electricista

Un tubo telescópico de correo tendrá un tubo interior que se desliza libremente en el tubo exterior. Cortar dos piezas de la cámara de aire, aproximadamente 1 a 1,5 pulgadas (2,5 a 4 centímetros), para crear espaciadores para mantener la lente del objetivo. Una sierra de calar se corta el cartón limpio y recto, que es importante.

La tapa extraíble en el extremo del tubo exterior se convertirá en la mirilla. Utilice el taladro para hacer una mirilla en el centro de la tapa, con una ligera presión. Es importante mantener el corte lo más suave posible. El puñetazo de un electricista también servirá.

Perforar agujeros pequeños alrededor de la parte exterior del tubo interior, donde la lente será. Coloque el extremo plano de la lente ocular contra la tapa desmontable. Deslizar la lente y la tapa en el tubo exterior. Agregue el pegamento a través de los agujeros, y gire el objetivo de difundir a su alrededor. Presione el tubo contra la lente firmemente hasta que el pegamento se seque. Ponga a un lado.

Cortar el extremo cerrado del tubo exterior. Determinar el hasta qué punto en el tubo de la lente y espaciadores necesitan sentarse, luego perforar pequeños agujeros en los lados de esa región. Deslice el primer espaciador, insertar el pegamento a través del orificio correspondiente, moviéndolo ligeramente para difundirlo. Mantenga la presión sobre la región hasta que el pegamento se haya secado.

Una vez que el primer espaciador está seco, deslizar la lente del objetivo en, con el segundo espaciador en contra de ella. Inserte el pegamento a través del agujero, se extendió, y presione hasta que se seque.

Deslizar el tubo interior en el tubo exterior. El telescopio puede ser enfocada por deslizamiento el tubo de cartón, según sea necesario. Una vez que se encontró la distancia de enfoque correcta, los dos extremos se pueden unir de forma permanente con pegamento o cinta adhesiva.

La construcción de un telescopio de Galileo especialidad (aproximadamente 20 aumentos)

La determinación más importante que tendrá que hacer es cuán grande es su ampliación. Optamos por una magnificación de 20x, lo que resultó en un telescopio más largo de lo que podríamos encontrar en una tienda de suministros de oficina. Como tal, hemos decidido cambiar la mayor parte del cuerpo a un tubo de PVC. El material y las herramientas para este proyecto son:

Materiales telescopio PVC

Materiales para un tubo de PVC telescopio. Crédito: D. Redd, M. Redd

Tubería de PVC:

  • El tubo exterior (diámetro: 5 cm o 2 pulgadas, longitud: 2 metros o 7 pies)
  • Tubo interior (diámetro de 4 cm o 1.5 pulgadas, longitud: 15,25 cm o 6 pulgadas)

Nota: Nuestras fotos muestran la tubería flexible, que empezamos con, pero al terminar nos prefieren un tubo recto

Toalla de papel o un tubo de papel higiénico

Cartón extra

Pegamento

Objetivos:

  • Lente cóncavo-convexa: Diámetro 49 mm, longitud focal 100 mm
  • Lente plano-cóncava: Diámetro 47 mm, longitud focal 2000 mm

Tenga en cuenta que la longitud focal de la lente son nuestros 2000/100 = 20, que conduce a un aumento de 20x.

Nuestros lentes eran 47 y 49 mm, o 1,8 y 1,9 pulgadas, mientras que la única tubería de PVC que podríamos localizar vino con un diámetro interior de cualquiera de 1,5 ó 2 pulgadas. Compramos tubo de PVC flexible con un diámetro interior de 1,5 pulgadas, que era lo suficientemente pequeña como para deslizarse en el tubo más grande.

Nota: Elegimos a renunciar a la tubería de PVC estándar de 1,5 pulgadas, simplemente porque sólo llegó en longitudes de 10 pies, mientras que el tubo flexible no lo hizo. Sin embargo, el tubo flexible de vino ligeramente curvada, un problema que creíamos iba a cambiar con la presión exterior suficiente y / o el tiempo suficiente en el interior de la tubería recta. En retrospectiva, probablemente debería haber ido con la tubería estándar y se mantiene el exceso de alrededor de los proyectos futuros.

Se intentó un par de diferentes métodos para asegurar la lente y el tubo. Hemos encontrado el éxito con un tubo de papel higiénico, aunque un tubo de toalla de papel también debe ser eficaz. Nos deslizamos la lente ocular en el tubo, trabajando con cuidado para asegurarse de que era recta.

El tubo de cartón todavía no alcanzó el diámetro de PVC, por lo que añadió separadores de cartón a lo largo de un lado. Pegado de los separadores en su lugar permitir que el ocular se puede ajustar según sea necesario.

Montaje del telescopio PVC

Izquierda: Inserción de la lente del objetivo en el tubo de PVC flexible. Derecha: El tubo de cartón se utilizó para una de las lentes era demasiado pequeño, por lo que añadió un pedazo de cartón con forma de reloj sin rostro, que funcionaba muy bien. Crédito: D. Redd, M. Redd

La tubería de PVC flexible era más complicado, y el problema no se resolverá si se utiliza un tramo recto de tubería. Se utilizó un cúter para raspar a lo largo del interior de la entrada a la tubería para crear un área lisa suficientemente grande como para deslizarse simplemente la lente del objetivo en.

Una vez que tenga los dos segmentos completos, es el momento de ponerlos juntos. Deslizar el tubo más pequeño en el tubo de diámetro más grande.

PVC assemply dos

Izquierda: Utilice un cúter para raspar el interior de la tubería y aumentar su diámetro interior. Derecha: Inserte el ocular de cartón dentro de la tubería. Crédito: D. Redd, M. Redd

El telescopio puede ser enfocada por deslizamiento el tubo de cartón, según sea necesario. Una vez que se encontró la distancia de enfoque correcta, los dos extremos se pueden unir de forma permanente con pegamento. Conectores de PVC, también puede comprar en una ferretería, pueden servir para conectar los dos.

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CONSTRUYENDO UN PLANETARIO

Build Your Own Planetarium | Science Fair Projects

by Nola Taylor Redd, SPACE.com Contributor   |   November 13, 2013 05:10pm ET
Do-it-yourself planetaium

A simple planetarium can be built out of corrugated cardboard.
Credit: Nola Redd, D. Redd, M. Redd

Editor’s note: Contributor Nola Taylor Redd enlisted her children — Dawn (12), Michael (10), Jimmy (8) and Candy (6) [the younger two were primarily clipping pieces together] — for this project. Here is her first-person account of the process. The project took them approximately six hours to complete.

Teaching children about the stars can be fun for both the instructor and the students, but getting a group to a full-scale planetarium can be a challenge. How about building your own instead?

You can construct a simple planetarium from cardboard, and the methods are basic enough that your students can be involved in the project. Depending how permanent you intend your structure to be, you can easily break it down and reassemble it.

Materials needed

Corrugated cardboard — lots of it

Ideally, you want to be certain that the cardboard does not have cutouts in the side. Some of our boxes came from a large supply store (as we were also moving at the time), and had sections removed for easier folding. This necessitated plugging the holes with heavy tape. Corrugated cardboard is better than regular cardboard, as it provides more strength to the structure. Fiberboard for science fair displays is also an option for smaller domes, but larger domes require corrugated cardboard.

You will want the interior of your planetarium to be white, so if you can obtain cardboard that is white on one side, this would be ideal.

Binder clips or nut-and-bolt assemblies with washers

Choosing between binder clips or nuts and bolts depends on how easily you want to break apart and reassemble your project. Nuts and bolts will provide more structural stability, but binder clips will allow you to take the planetarium apart and store it more easily. You will need 225 to 300 regular-size binder clips (3 to 4 per joint), or 300 three-quarter-inch nuts and bolts and 600 washers, depending on your decision. We used binder clips, which was the most expensive part of our project.

Cutting tool for the cardboard

We used the single blade of a pair of scissors for scoring, because it only cut the cardboard on one side, and used an X-acto knife for cutting completely through the cardboard. Scissors are not recommended for corrugated cardboard, as it will be a significant challenge to cut.

Ruler or meter stick

Measure twice, cut once!

Wooden knob

Something to use to open the dome’s door.

Choose a size

The most important decision that you will make will be what size of the planetarium you wish to build. A dome that is two meters (6.5 feet) across will allow a small number of students inside; we housed four children and one adult but it was tight. A 5-meter (15 feet) dome will allow significantly more students, but will also take up more space.

Create components

Step 1: Make dome panels. Our planetarium was designed as a geodesic dome using a series of interconnected triangular panels. It required two different sizes of triangles. Make a template of each size to be traced, so that all similar triangles are the same size.

Planetarium template
Make a template for cutting out triangles for the dome.
Credit: Nola Redd, D. Redd, M. Redd

To simplify the creation of your template, you can create an extended compass. Measure the base of your triangle. Then tie a string to a pencil and cut it to the length of the remaining sides. Pin one end of the triangle to the end of your base and draw an arc near the top; do the same with the other side. Where the arc crosses is the meeting point of your triangle; draw the sides accordingly.

The first triangle (Triangle A) is an equilateral triangle, which has three equal sides. For a small dome, each side is equal to 61.8 centimeters (24.33 or 24⅓ inches). Larger domes require triangles with sides of 154.5 cm (60.83 or 60⅚ inches).

The second triangle (Triangle B) is an isosceles triangle, which has two equal sides. The single side will be the same length as the equilateral triangle — 61.8 cm for the small dome and 154.5 cm for the large one. The two identical length sides will be slightly smaller, at 54.6 cm (21.5 inches) for the small dome and 136.5 cm (23.88 inches) for the larger.

I highly recommend double-checking the size of your template prior to cutting out your triangles. We didn’t, and as a result, we burned through a significant amount of cardboard. The most important element is to make sure that the third side of your isosceles triangle matches the length of your equilateral triangles.

Planetarium - cutting triangles
Cutting out the ‘B’ triangle template.
Credit: Nola Redd, D. Redd, M. Redd

Step 2: Use the template to cut out your triangles. You will need 10 equilateral triangles (Triangle A) and 30 isosceles triangles (Triangle B). To help keep count, we recommend labeling the outside-facing side of each triangle with the appropriate letter and number (A1, B29, etc). We also suggest labeling your B triangles so that the odd side is facing down; this makes it easier to locate that side while assembling the dome. If you have cardboard or fiberboard that is white on one side — which will be on the inside of the dome — make sure that you label the other, outward-facing side.

Step 3: Cut out parts for the base. You will need 10 rectangles, with the top measuring the same length as the side of your equilateral triangle (61.8 cm for the small dome and 154.5 cm for the large one). Set the height to be the desired height of your planetarium, no higher than a meter.

Select one of your rectangles to contain the door. Cut out a rectangular door around the interior of this base piece. Attach a wooden knob to a piece of cardboard cut slightly larger than the door, then glue the larger piece to the door panel. The extra cardboard will serve to block light.

Step 4: Cut flaps on the panels. You will need to cut 5-cm (2-inch) flaps on the outward-facing side of each triangle. We used one side of a pair of scissors to score the cardboard. You can also use a heavy ball-point pen to weaken the bending joint. You will also wish to cut flaps in the side of your base rectangles. There is no need to add flaps to the bottom, so only three sides need to be cut.

Step 5: Paint one side white (if necessary). If you were unable to obtain cardboard that is white on one side, you will need to paint it. Make sure you do this in a spot that is well-ventilated.

Use flat (not glossy) white paint and rollers. We do not recommend spray paint, no matter how well-ventilated an area you are working in, because it is difficult to apply evenly, and the constant pressure on your hand will quickly become a pain.

You may wish to paint the interior of the base black, which will cut down on the light reflected from the projector and enhance the brightness of the stars.

Labeling the triangles is the simplest way to differentiate between them, but we chose to take it a step further. We painted the exterior of our A triangles black, creating a reverse-soccer ball look to our dome and making it easier and faster to piece the dome together.

But why white and not black for the interior of the dome?

This is a question that students may ask. Although you might think that a black dome would bear a greater resemblance to the night sky, most professional planetariums have a white surface (look up the next time you are settling into your seat). The reason hearkens back to elementary science, where we learn that black absorbs light, while white reflects it. Stars on a white surface will be seen more easily than the same light on a black dome.

Planetarium - clip panels together
A close-up of the joints of a pentagon.
Credit: Nola Redd, D. Redd, M. Redd

Assemble your dome

Step 6: Clip panels together. To clip panels together, point the interior side of the triangle down, bend the flaps up, and clip or bolt those flaps together. Use at least three, if not four, clips per joint, or three sets of nuts-and-bolts with washers.

First, create a pentagon of five B triangles, with the long (equilateral-length) side facing out. Keep in mind that this is a three-dimensional triangle, so they won’t fit together lying flat but will instead bulge into a small dome. (This caused us some stress when we couldn’t fit them together flat, and relief when we realized the reason) Make a total of six of these pentagons.

Planetarium - pentagons

The six pentagons formed by the B triangles.
Credit: Nola Redd, D. Redd, M. Redd

Step 7: Attach roof panels. Take one of the pentagons and attach five A triangles to each outside edge. This will be the center “roof” of your dome.

Step 8: Connect pentagons. Set the remaining five pentagons in a circular pattern on the floor and connect an A triangle at the bottom to connect them together. The more hands you have, the better.

Planetarium - pentagons connected
A complete shot of the walls of the unconnected dome.
Credit: Nola Redd, D. Redd, M. Redd

Step 9: Attach the top. Next, you will add the first, A-encircled pentagon from step 7 to bridge the top of the dome. This works best with one person holding the pentagon up while another clips the joints together.

Planetarium - connect the top

Connecting the top of the dome.
Credit: Nola Redd, D. Redd, M. Redd

Step 10: Form the base. Attach your rectangles together to form the base. Lift the dome up (again, multiple hands is best) while one person clips the sides. Your planetarium is complete!

Step 11: Check for light leaks. You will want to check for light leaks and patch over them as best as possible. If you still have problems, you can throw a sheet over the exterior of your dome to further block light.

Planetarium - interior

Inside the dome. We had a few spots to re-connect to eliminate light leakage.
Credit: Nola Redd, D. Redd, M. Redd

Adding a projector

The next step will be the addition of a projector. There are many commercially available star projectors that can make your teaching process go smoothly. Additionally, computer software combined with a laptop and standard projector can enable you to create personalized shows.

[BUY a Home Planetarium Projector]

Large planetarium addition

Thirty people inside a dome of cardboard can become stuffy. Cut a circular hole in one of the panels across from the door (not next to it). Attach a cardboard box frame with the back end removed. Place three baffles, preferably painted black, inside of the box in a zigzag pattern to block light leaks. Place a fan at the other (open) end of the box to circulate air.

Planetarium - builders

Candy, Jimmy, Michael and Dawn pose with the planetarium they built.
Credit: Nola Redd, D. Redd, M. Redd

Inspiration for this project came from A Planetarium for Every Classroom.

More science fair projects & science experiments:

– See more at: http://www.space.com/23579-build-your-own-planetarium-science-fair-projects.html#sthash.7l633GHl.dpuf

Cartón ondulado – mucha de ella

Idealmente, usted quiere estar seguro de que el cartón no tiene cortes en la cara. Algunas de nuestras cajas de vino de una tienda de artículos de gran tamaño (como también nos movemos en ese momento), y tenía secciones retiradas para facilitar el doblado. Esto hizo necesario tapar los agujeros con cinta adhesiva gruesa. El cartón ondulado es mejor que el cartón regular, ya que proporciona más resistencia a la estructura. Fibra de madera para pantallas de feria de ciencias es también una opción para las cúpulas más pequeñas, pero las cúpulas más grandes requieren de cartón corrugado.

Usted desea que el interior de su planetario sea blanca, por lo que si se puede obtener de cartón que es blanco en un lado, esto sería ideal.

Clips de la carpeta o asambleas tuerca-y-pernos con arandelas

Elegir entre clips de la carpeta o tuercas y tornillos depende de la facilidad con la que desea separar y volver a montar su proyecto. Tuercas y tornillos proporcionará más estabilidad estructural, pero clips de la carpeta le permitirá tomar el planetario aparte y almacenarlo más fácilmente. Usted necesitará 225-300 clips de tamaño normal para encuadernación (de 3 a 4 por la junta), o 300 nueces de tres cuartos de pulgada y tuercas y arandelas 600, dependiendo de su decisión. Utilizamos clips de la carpeta, que era la parte más cara de nuestro proyecto.

Herramienta de corte para el cartón

Se utilizó la hoja de solo un par de tijeras para anotar, ya que sólo corta el cartón en un lado, y utiliza un cuchillo X-acto para cortar completamente a través del cartón. Tijeras no se recomiendan para cartón ondulado, ya que será un reto importante para cortar.

Regla o metro de madera

Mida dos veces, corte una vez!

Perilla de madera

Algo utilizar para abrir la puerta de la bóveda.

Elija un tamaño

La decisión más importante que usted hará será lo que el tamaño del planetario se quiere construir. Una cúpula que se encuentra a dos metros (6,5 pies) de ancho permitirá a un pequeño número de estudiantes en el interior; albergamos cuatro niños y un adulto, pero fue apretado. A 5 metros (15 pies) de cúpula permitirá significativamente más estudiantes, sino también ocupará más espacio.

Crear componentes

Paso 1: Haga los paneles de cúpula. Nuestro planetario fue diseñado como un domo geodésico utilizando una serie de paneles triangulares interconectadas. Se requiere dos tamaños diferentes de triángulos. Hacer una plantilla de cada tamaño que se va a rastrear, de manera que todos los triángulos similares son del mismo tamaño.

Plantilla Planetario
Hacer una plantilla para cortar triángulos para la cúpula. Crédito: Nola Redd, Redd D., M. Redd

Para simplificar la creación de la plantilla, puede crear una brújula extendida. Mida la base de su triángulo. Luego atar una cuerda a un lápiz y cortar a la longitud de los lados restantes. Pin uno de los extremos del triángulo hasta el final de su base y dibujar un arco en la parte superior; hacer lo mismo con el otro lado. Cuando el arco cruza es el punto de encuentro de su triángulo, dibujar los lados en consecuencia.

El primer triángulo (triángulo A) es un triángulo equilátero, que tiene tres lados iguales. Para una pequeña cúpula, cada lado es igual a 61,8 centímetros (24,33 o 24 ⅓ pulgadas). Cúpulas más grandes requieren triángulos con lados de 154,5 cm (60,83 o 60 ⅚ pulgadas).

El segundo triángulo (Triángulo B) es un triángulo isósceles, que tiene dos lados iguales. El único lado será la misma longitud que el triángulo equilátero – 61,8 cm para la pequeña cúpula y 154,5 cm para la grande. Los dos lados de longitud idénticos serán ligeramente más pequeño, a 54,6 cm (21,5 pulgadas) para la pequeña cúpula y 136,5 cm (23,88 pulgadas) para el más grande.

Le recomiendo un doble control del tamaño de su plantilla antes de cortar sus triángulos. Nosotros no lo hicimos, y como resultado, quemamos a través de una cantidad significativa de cartón. El elemento más importante es asegurarse de que el tercer lado de su triángulo isósceles coincide con la longitud de sus triángulos equiláteros.

Planetario - cortar triángulos
Recorte de la ‘B’ plantilla triángulo. Crédito: Nola Redd, Redd D., M. Redd

Paso 2: Utilice la plantilla para cortar sus triángulos. Tendrá 10 triángulos equiláteros (Triángulo A) y 30 triángulos isósceles Triángulo (B). Para ayudar a mantener la cuenta, se recomienda etiquetar el lado que mira hacia fuera de cada triángulo con la letra y el número correspondiente (A1, B29, etc). Sugerimos también el etiquetado de sus triángulos B de modo que el lado impar se encuentra hacia abajo, lo que hace que sea más fácil localizar ese lado durante el montaje de la cúpula. Si usted tiene un cartón o cartón de fibra que es blanco en un lado – que estará en el interior de la cúpula – asegúrese de etiquetar el otro, el lado orientado hacia el exterior.

Paso 3:. Recorta partes de la base Usted necesitará 10 rectángulos, con la parte superior de medición de la misma longitud que el lado de su triángulo equilátero (61,8 cm para la pequeña cúpula y 154,5 cm para el grande). Ajuste la altura de ser la altura deseada de su planetario, no superior a un metro.

Seleccione uno de sus rectángulos para contener la puerta. Cortar una puerta rectangular alrededor del interior de esta pieza base. Coloque un botón de madera a un pedazo de cartón recortado ligeramente más grande que la puerta, luego pegue la pieza más grande de la hoja de la puerta. El cartón adicional servirá para bloquear la luz.

Paso 4:. Solapas de corte en los paneles Usted tendrá que cortar de 5 cm (2 pulgadas) de aletas en el lado orientado hacia el exterior de cada triángulo. Se utilizó un lado de un par de tijeras para anotar el cartón. También puede utilizar un bolígrafo pesado para debilitar la junta de plegado. Usted también desea cortar las aletas en el lado de los rectángulos de base. No hay necesidad de añadir solapas a la parte inferior, por lo que sólo tres partes tienen que ser cortado.

Paso 5: Pintura blanca lateral (si es necesario). Si usted no pudo obtener de cartón que es blanco en un lado, tendrá que pintarlo. Asegúrese de hacer esto en un lugar que esté bien ventilado.

Utilice plana (no brillante) pintura blanca y los rodillos. No se recomienda la pintura de aerosol, no importa lo bien ventilado una zona en la que está trabajando, porque es difícil de aplicar de manera uniforme, y la presión constante en la mano se convertirá rápidamente en un dolor.

Es posible que desee pintar el interior de la base de negro, que va a reducir la luz reflejada desde el proyector y realzar el brillo de las estrellas.

Etiquetado de los triángulos es la forma más sencilla de diferenciar entre los dos, pero decidimos ir un paso más allá. Pintamos el exterior de nuestros triángulos Un negro, creando una bola de mirada inversa de fútbol a nuestra cúpula y lo que es más fácil y más rápido para reconstruir la cúpula juntos.

Pero ¿por qué en blanco y no negro para el interior de la cúpula?

Esta es una pregunta que los estudiantes pueden preguntar. Aunque se podría pensar que un domo negro tendría un mayor parecido con el cielo de la noche, la mayoría de los planetarios profesionales tienen una superficie blanca (buscar la próxima vez que se están asentando en su asiento). La razón se remonta a la ciencia elemental, donde aprendemos que el negro absorbe la luz, mientras que el blanco refleja. Estrellas sobre una superficie blanca se verá con más facilidad que la misma luz en una cúpula de color negro.

Los paneles se sujetan juntos - Planetario
Un primer plano de las articulaciones de un pentágono. Crédito: Nola Redd, Redd D., M. Redd

Monte su cúpula

Paso 6: paneles de clip juntos. para recortar paneles entre sí, de apuntar hacia abajo el lado interior del triángulo, doblar las solapas hacia arriba, y el clip o perno esos colgajos juntos. Utilice por lo menos tres, si no cuatro, clips por articulaciones o tres juegos de tuercas y tornillos con arandelas.

En primer lugar, crear un pentágono de cinco triángulos B, con el lado largo (equilátero de longitud) hacia afuera. Tenga en cuenta que esto es un triángulo tridimensional, por lo que no encajan en posición horizontal, pero en lugar de otro bulto en una pequeña cúpula. (Esto nos causó un poco de estrés cuando no podíamos encajar juntos plana y alivio cuando nos dimos cuenta de la razón) Hacer un total de seis de estos pentágonos.

Planetario - pentágonos

Los seis pentágonos formados por la B triángulos. Crédito: Nola Redd, Redd D., M. Redd

Paso 7: Fije los paneles del techo. Tome uno de los pentágonos y adjunte cinco triángulos de la A a cada borde exterior. Este será el centro de “techo” de su bóveda.

Paso 8: Conectar pentágonos. Establecer los cinco pentágonos restantes en un patrón circular en el suelo y conectar un triángulo A en la parte inferior para conectarlas entre sí. Cuantas más manos que tienes, mejor.

Planetario - pentágonos conectados
Un tiro completo de las paredes de los desconectados cúpula. Crédito: Nola Redd, Redd D., M. Redd

Paso 9: Coloque la parte superior. A continuación, agregará el primero, A-cercado pentágono a partir del paso 7 para cerrar la parte superior de la cúpula. Esto funciona mejor con una persona que tiene el pentágono mientras otros clips de las articulaciones entre sí.

Planetario - conectar la parte superior

Conexión de la parte superior de la cúpula. Crédito: Nola Redd, Redd D., M. Redd

Paso 10: Forma la base. Adjunte sus rectángulos para formar la base. Levante el domo hacia arriba (de nuevo, varias manos es la mejor), mientras que los clips una persona los lados. Su planetario es completo!

Paso 11: Compruebe si hay fugas de luz. Usted tendrá que comprobar si hay fugas de luz y parche sobre ellos de la mejor manera posible. Si usted todavía tiene problemas, usted puede lanzar una sábana sobre el exterior de su cúpula para bloquear más luz.

Planetario - interior

En el interior de la cúpula. Tuvimos un par de puntos para volver a conectarse a eliminar las fugas de luz. Crédito: Nola Redd, Redd D., M. Redd

Adición de un proyector

El siguiente paso será la incorporación de un proyector. Hay muchos proyectores de la estrella disponibles en el mercado que pueden hacer su proceso de enseñanza sin problemas. Además, el software informático combinado con un ordenador portátil y un proyector estándar puede permitirle crear presentaciones personalizadas.

[Comprar una Casa Planetario del proyector]

Large Además planetario

Treinta personas en el interior de una cúpula de cartón puede convertirse en mal ventilada. Corte un agujero circular en uno de los paneles a través de la puerta (no junto a él). Fije un marco de caja de cartón con la parte final eliminado. Coloque tres deflectores, preferentemente pintadas de negro, en el interior de la caja en forma de zigzag para bloquear fugas de luz. Coloque un ventilador en el otro extremo (abierta) de la caja para hacer circular el aire.

Planetario - constructores

Candy, Jimmy, Michael y Dawn posan con el planetario que construyeron. Crédito: Nola Redd, Redd D., M. Redd

La inspiración para este proyecto provino de un planetario para cada salón de clases .

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