ศิลปะ
ความงามและสุขภาพ
งานฝีมือ
วัฒนธรรมและประวัติศาสตร์
ความบันเทิง
สิ่งแวดล้อม
อาหารและเครื่องดื่ม
วิศวกรรมย้อนรอย
วิทยาศาสตร์
กีฬา
เทคโนโลยี
อุปกรณ์สวมใส่
Spirit Level
Woody

สร้างโดย

Woody

2. สิงหาคม 2026NO
11
0
0
0
0

Spirit Level

Every other tool in this batch measures a distance against a man-made standard. The spirit level is the odd one out: it measures against gravity, which needs no calibration and never drifts.

US 35,298, Alvin Cahoon Jr. of Harwich, Massachusetts, granted 20 May 1862. The drawing sheet is headed simply “Spirit Level”; the patent indexes catalogue it as “Improvement in Combined Spirit-Levels”. Both are given here. The word combined is the claim: not one vial but a set, arranged so a single tool reads level AND plumb without being taken apart and re-set.

The physics is a bubble of air trapped in a barely-curved glass tube of spirit. The bubble rises to the highest point of the curve. Alcohol rather than water because it stays liquid below freezing and wets the glass evenly instead of sticking in droplets.

เริ่มต้น
45 minutes

คำแนะนำ

1

Read the claim before you build

Cahoon claims a combination of vials in one stock, not a vial. Write down the two readings a combined level must give without being reset: level, and plumb.

2

Find a true reference edge

Lay the steel ruler on the board and look along it against the light. Any gap is error. You cannot build a level on a bent stock.

วัสดุสำหรับขั้นตอนนี้:

Flat Wooden BoardFlat Wooden Board1 ชิ้น

เครื่องมือที่ต้องใช้:

Steel Ruler (30cm)Steel Ruler (30cm)
3

Check the board with a real level

Rest the workshop level on the board. Note which way the bubble sits. This is your baseline.

เครื่องมือที่ต้องใช้:

Spirit LevelSpirit Level
4

Mark the vial seat

Mark a 100 mm seat along the centre of the board's top edge, square to the face.

เครื่องมือที่ต้องใช้:

Steel Ruler (30cm)Steel Ruler (30cm)
Permanent MarkerPermanent Marker
5

Understand why the tube must curve

A perfectly straight tube gives a bubble that slams end to end with no middle position. The slight curve is what makes the reading proportional. Sketch both cases.

วัสดุสำหรับขั้นตอนนี้:

Graph PaperGraph Paper1 แผ่น
6

Bend a wire gauge to the curve

Bend a 120 mm steel wire into a very shallow arc, rise about 1 mm over its length. This is the curvature a vial needs.

วัสดุสำหรับขั้นตอนนี้:

Galvanised Steel WireGalvanised Steel Wire0.2 เมตร

เครื่องมือที่ต้องใช้:

Steel Ruler (30cm)Steel Ruler (30cm)
7

Set the level on a known-flat surface

Place the surface plate down and rest the workshop level on it. Record the bubble position. A surface plate is the flattest thing in the workshop.

เครื่องมือที่ต้องใช้:

Surface PlateSurface Plate
Spirit LevelSpirit Level
8

Reverse the level end for end

Turn the level 180° in place and read again. If the bubble reads differently, the level is out of true, not the surface. This reversal test is the whole art.

เครื่องมือที่ต้องใช้:

Spirit LevelSpirit Level
Surface PlateSurface Plate
9

Shim a measured tilt

Slide one 0.10 mm feeler leaf under one end of the plate. Read the bubble shift.

เครื่องมือที่ต้องใช้:

Feeler Gauge SetFeeler Gauge Set
Surface PlateSurface Plate
10

Build a sensitivity table

Add leaves in 0.10 mm steps to 0.50 mm, recording bubble travel each time. Plot it on graph paper. The slope IS the instrument's sensitivity.

วัสดุสำหรับขั้นตอนนี้:

Graph PaperGraph Paper1 แผ่น

เครื่องมือที่ต้องใช้:

Feeler Gauge SetFeeler Gauge Set
11

Convert the reading to an angle

Angle = rise over run. 0.10 mm over a 300 mm plate is 0.0003 radians, about 166 minutes of a degree — sorry, 1.1 minutes of arc. Compute yours and check it with the protractor sketch.

วัสดุสำหรับขั้นตอนนี้:

Graph PaperGraph Paper1 แผ่น

เครื่องมือที่ต้องใช้:

ProtractorProtractor
12

Test the plumb reading

Stand the level against a door frame. A combined level must read plumb from the same stock — that is Cahoon's claim in use.

เครื่องมือที่ต้องใช้:

Spirit LevelSpirit Level
13

Warm one end and watch it lie

Cup a hand over one end of the vial for a minute. The spirit expands and the bubble shrinks and moves. Temperature is a real error source, not a footnote.

เครื่องมือที่ต้องใช้:

Spirit LevelSpirit Level
14

History & Context

US 35,298, “Improvement in Combined Spirit-Levels”, Alvin Cahoon Jr., Harwich, Massachusetts, granted 20 May 1862.

The spirit level itself is far older — it is generally credited to Melchisédech Thévenot in the 1660s, and this blueprint does not claim Cahoon invented it. What the 1862 patent addresses is the practical nuisance of nineteenth-century site work: carrying several single-purpose levels, or stopping to re-seat a vial to check plumb after checking level.

Why alcohol. ‘Spirit’ is literal. Ethanol has a much lower freezing point than water, so the tool survives an unheated workshop, and its low surface tension lets the bubble slide cleanly instead of sticking — a water bubble jerks and lies.

The reversal test in step 8 is the important idea, and it generalises far beyond levels. It is a way to separate the error of the instrument from the error of the work using nothing but the instrument itself. The same trick calibrates straightedges, squares and, in Whitworth's three-plate method, the surface plate this blueprint stands on. When you cannot appeal to a higher standard, you appeal to symmetry.

Note that the level needs no reference object at all. Every other instrument in this batch is ultimately traceable to a physical artefact kept in a vault somewhere. The level is traceable to the planet.

วัสดุ

3

เครื่องมือที่จำเป็น

6

วัสดุจากพิมพ์เขียวที่เชื่อมต่อ

CC0 สาธารณสมบัติ

พิมพ์เขียวนี้เผยแพร่ภายใต้ CC0 คุณสามารถคัดลอก แก้ไข แจกจ่าย และใช้งานผลงานนี้เพื่อวัตถุประสงค์ใดก็ได้ โดยไม่ต้องขออนุญาต

สนับสนุนเมกเกอร์โดยซื้อสินค้าผ่านพิมพ์เขียวของพวกเขา ซึ่งพวกเขาจะได้รับ ค่าคอมมิชชันเมกเกอร์ ที่ผู้ขายกำหนด หรือสร้างเวอร์ชันใหม่ของพิมพ์เขียวนี้และรวมเป็นการเชื่อมต่อในพิมพ์เขียวของคุณเพื่อแบ่งรายได้

การสนทนา

(0)

เข้าสู่ระบบ เพื่อร่วมการสนทนา

กำลังโหลดความคิดเห็น...