Jak zrobić harmonograf obrotowy z trzema wahadłami

Harmonogram to urządzenie mechaniczne wykorzystujące kołysaniewahadłarysować obrazy. Ten konkretny harmonograf został zaprojektowany przez Karla Simsa, ale ogólnie uważa się, że harmonografy zostały wynalezione w 1844 roku przez szkockiego matematyka Hugh Blackburna. Istnieją inne rodzaje harmonografów, ale ten typ obrotowy z trzema wahadłami daje szeroką gamę przyjemnych rezultatów i jest dość łatwy do zbudowania, gdy już zdecydujesz się na projekt i zdobędziesz odpowiednie materiały i narzędzia. To świetny projekt dla dzieci i może zaowocować niekończącymi się eksperymentami w tworzeniu nowych typów wzorów geometrycznych.

Dwa wahadła boczne wychylają się do przodu i do tyłu pod kątem prostym względem siebie z ramionami połączonymi z długopisem. Jeden przesuwa piórem z boku na bok, a drugi przesuwa go z przodu do tyłu na papierze. Trzecie wahadło „obrotowe” przesuwa papier, kołysząc się w dowolnej osi lub ruchem okrężnym, podczas gdy pióro na nim rysuje. Wynikowy rysunek jest generowany przez połączone ruchy wszystkich trzech wahadeł.

Kroki

1. jeden Zbuduj solidny stół . Ten blat to kwadrat o wymiarach 3'x3 'wykonany ze sklejki o grubości 3/4'. Nogi mają kwadratowy rozmiar 1½ 'x 1½' i około 37 'długości, z trójkątnymi szelkami wyciętymi z drewnianych kawałków 1½' x 8'x 12 '. Nogi są lekko rozstawione, aby wzmocnić stół i umożliwić wahadło obrotowe bez uderzania w nogę.
   • Najpierw przykręć i / lub przyklej szelki do nóg, a następnie przytnij ich szczyty razem pod niewielkim kątem za pomocą stołu lub piły tarczowej.
   • Dostosuj długość nóg, aby uzyskać wysokość blatu około 37 '.
   • Jeśli chcesz mieć możliwość przechodzenia stołu przez drzwi bez zdejmowania nóg, możesz potrzebować nieco krótszych nóg i wahadeł.
2. 2 Wiercić dziury do wahadeł. Wywierć 3 otwory o średnicy 3 'przez powierzchnię stołu, aby wahadła zwisały. Otwór na wahadło obrotowe powinien być wyśrodkowany w rogu około 8 'z każdej strony, z dala od usztywnienia nogi pod spodem. Pozostałe dwa otwory powinny być wyrównane w pobliżu przeciwległych krawędzi, około 8 'od wspólnej strony i 3' od drugiej. Będziesz potrzebować do tego specjalnego dużego okrągłego wiertła. Alternatywnie możesz najpierw wywiercić mniejszy otwór, a następnie wyciąć szerszy otwór wyrzynarką.
3. 3 Zamontuj dwie metalowe płytki (około 1¼ 'x 4') po bokach dwóch bocznych otworów wahadła i wywierć małe wgłębienie w środku każdej płytki.
   • Rozpocznij wcięcie w metalowej płytce małym wiertłem (takim jak 1/8 '), a następnie kontynuuj z większym wiertłem (takim jak 1/4'). Uważaj, aby nie przewiercić się do końca.
   • Jeśli nie masz dobrej wiertarki, łatwiejsze może być umieszczenie wgłębień płyt na stole po utworzeniupunkt podparciabloki z wystającymi śrubami poniżej, ponieważ późniejsze dokładne ustawienie śrub w blokach w celu wyrównania z wgłębieniami może być trudniejsze.
4. 4 Zbuduj wahadła. Wały wahadła są wykonane z 4 drewnianych kołków o średnicy 3/4 ''. Bloki z twardego drewna, dębowe 3/4 '' x 1½ ', są używane jako punkty podparcia, dzięki czemu wahadła mogą spoczywać i kołysać się na stole przy minimalnym tarciu. W przypadku dwóch wahadeł bocznych użyj klocków o długości 5 ', a do wahadła obrotowego - klocków o długości 2¼'. Wywierć otwór 3/4 '' przez środek każdego bloku i wkręć śruby 1¼ '' # 10 na każdym końcu. Końcówki śrub będą spoczywały we wgłębieniach metalowych płyt na stole, aby utrzymać je na miejscu podczas kołysania.
5. 5 Włóż kołek przez otwór 3/4 'w każdym bloku podparcia. Przyklej je i / lub przykręć tak, aby końcówki śrub znajdowały się 12 'od górnego końca kołka i były skierowane w dół. Wahadło powinno zwisać 36 'poniżej górnej powierzchni stołu z odstępem około 1' od podłogi.
6. 6 Zbuduj gimbala. Wahadło obrotowe potrzebuje mechanizmu przegubowego, który pozwala mu wychylać się w dowolnym kierunku. Jest on wykonany z dużej metalowej podkładki o średnicy zewnętrznej 2½ 'i średnicy wewnętrznej 1'. Podkładka spoczywa na końcówkach śrub wystających spod stołu, a następnie wahadło spoczywa na podkładce. Wywierć pary wgłębień w podkładce z każdej strony, odchylając je o 90 stopni między bokami, aby umożliwić kołysanie się na dwóch prostopadłych osiach.
   • Oto widoki obrotowego gimbala wahadłowego od góry i od dołu stołu. W widoku od dołu zwróć uwagę na dębowe bloki (3/4 'x 1½' x 5 ') podtrzymujące dwie śruby (1¾' # 10) wystające do góry i po przekątnej.
7. 7 W razie potrzeby spiłuj dolne krawędzie tych bloków, aby wahadło nie uderzyło w nie, gdy się kołysze. Podobnie spiłuj rogi bloku podparcia, jeśli to konieczne, aby nie uderzył w stół podczas zamachu.
8. 8 Przymocuj ciężarki. Ciężarki o wadze 2 funta ze sklepu z artykułami sportowymi działają dobrze, ale zwykle mają wewnętrzny otwór 1 '. Możesz ułożyć kilka obciążników i wsunąć je razem na kołek wahadłowy 3/4 '' za pomocą złączki metalowej rurki 3/4 'o długości 5', z tuleją 3/4 'do 1' przykręconą do dolnego końca. Stalowy zacisk 1 'przymocowany do kołka zapobiega ześlizgiwaniu się ciężarków i umożliwia łatwą regulację wysokości ciężarka, aby uzyskać różne częstotliwości kołysania.
9. 9 Utwórz platformę papierową. Odetnij około 1 'od górnej części kołka wahadła obrotowego, tak aby był nieco niżej niż pozostałe dwa. Następnie zamontuj kwadrat 11'x11 'cienkiej płyty 1/8' na górze tego wahadła, używając małego dębowego bloku przyklejonego do niego jako podparcia, z otworem 3/4 'na kołek.
   • Owiń taśmę wokół górnej części kołka, aby dobrze przylegać, lub po prostu przyklej.
   • Użyj dwóch gumek lub kilku spinaczy, aby przytrzymać papier w miejscu na platformie.
10. 10 Utwórz ramiona. Połącz drążek balsy o długości 30 stóp na górze każdego wahadła bocznego za pomocą cienkiego gwoździa. Zegnij lekko gwóźdź do przodu i do tyłu w balsie, aby ramię mogło płynnie się obracać i lekko poruszać w górę iw dół. Podczas użytkowania otwór na gwoździe będzie się powoli poluzowywał.
11. jedenaście Połącz oba ramiona za pomocą podwójnej gumki, jak pokazano na rysunku. Zwróć uwagę, że jeśli planujesz regularnie używać harmonografu, na przykład w muzeum, konieczne może być bardziej wytrzymałe rozwiązanie dla tych ramion, które nie będą się tak szybko nosić.
12. 12 Modny uchwyt na długopis. Aby wykonać prosty uchwyt na długopis, wywierć otwór 1/2 'na końcu jednego ramienia i odetnij około 4' w dół środka ramienia, aby zrobić szpilkę do ubrania. Alternatywnie, po prostu przyklej prawdziwą spinkę do ubrania do końca jednego z ramion. Przedstawiono zdjęcia obu wersji.
13. 13 Unieś pióro. Wygodne jest delikatne podnoszenie i opuszczanie pióra bez zakłócania ruchu wahadeł. Aby to zrobić, włóż 30-metrowy słupek do otworu w pobliżu środka stołu, na tyle daleko od papierowej platformy, aby nie został przez niego uderzony (około 12 'od otworu obrotowego wahadła).
14. 14 Zamocuj dębowy blok pod stołem, aby uzyskać głębszy otwór i lepsze wsparcie.
15. piętnaście Przywiąż sznurek do ramion balsy, gdzie są one ze sobą połączone, poprowadź go przez śrubowe oczko na szczycie tyczki iz powrotem do małej zatrzasku lub rowka, w którym może przytrzymać pióro w miejscu nad papierem, dopóki nie będziesz gotowy do obniżenia. Reklama

Pytania i odpowiedzi społeczności

Szukaj Dodaj nowe pytanie

• Pytanie Jaka jest długość i szerokość stołu? LeahlovesGod Górny odpowiadający Długość to najdłuższy wymiar stołu. Szerokość to szerokość, krótsze dwa boki stołu.

Zadaj pytanie Pozostało 200 znaków Dołącz swój adres e-mail, aby otrzymać wiadomość z odpowiedzią na to pytanie. Zatwierdź
Reklama

Wideo . Korzystając z tej usługi, niektóre informacje mogą zostać udostępnione YouTube.

Wyniki

• Aby uprościć sprawę, możesz zablokować wahadło obrotowe, odpinając ten ciężar, aby spoczywał na podłodze i zapobiegał kołysaniu się platformy papierowej. Przymocuj pozostałe obciążniki w ich najniższej pozycji, aby rozpocząć, ponieważ wolniejsza prędkość pióra zwykle daje gładsze linie. Jeśli dwa pozostałe wahadła będą kołysać się zgodnie z tą samą częstotliwością, otrzymasz proste wzory okręgów, elips lub linii. Jeśli ich częstotliwości są nieco inne, wzór będzie powoli zmieniał się z okręgów w linie iz powrotem, gdy zaniknie, co da projekty podobne do oczu. Gdy częstotliwości są bardzo różne, możesz uzyskać chaotycznie wyglądające wyniki. Jeśli jednak znajdziesz pozycję, która jest w pobliżu „harmonicznego” stosunku częstotliwości, takiego jak 3: 2 lub 4: 3, możesz uzyskać przyjemne figury Lissajous, ósemki lub kształty przypominające ryby.
• Działanie trzeciego wahadła obrotowego zwiększa różnorodność możliwych wyników. Niektóre z najlepszych projektów pojawiają się, gdy wszystkie trzy wahadła kołyszą się z podobnymi, ale nieco innymi częstotliwościami, a wahadło obrotowe kołysze się ruchem okrężnym. Zwróć uwagę, że masa platformy papierowej na szczycie wahadła obrotowego powoduje, że kołysze się ona z nieco wolniejszą częstotliwością, gdy wszystkie ciężarki znajdują się w najniższym położeniu, więc podnieś ją nieco, jeśli chcesz, aby pasowała do częstotliwości drugiej dwa.
• Różne konstrukcje w kształcie gwiazdy można wykonać, podnosząc ciężary na obu wahadłach bocznych lub tylko wahadle obrotowym, aby uzyskać współczynniki częstotliwości harmonicznych. Stosunek 3: 2 często daje gwiazdy pięcioramienne, a stosunek 4: 3 daje zwykle 7-ramienne kształty gwiazd.

Porady

• Zamiast papieru i długopisu wypróbuj tacę z drobnym piaskiem lub proszkiem oraz gwóźdź lub ostry patyczek. Wzory są nietrwałe, ale pozwalają na ciągłe eksperymentowanie, podczas gdy użytkownik wyczuwa urządzenie.
• Dostosuj wysokość ciężaru wahadła, aby zmienić jego częstotliwość kołysania. Częstotliwość wahadła zmienia się wraz z odwrotnością pierwiastka kwadratowego jego długości, więc aby wychylić się dwa razy szybciej, długość między punktem podparcia a jego środkiem masy musiałaby wynosić 1/4 pierwotnej długości (co może nie może być praktyczny z tym harmonografem). W przypadku zwiększenia częstotliwości o 3: 2 lub 4: 3 wagi wzrosłyby odpowiednio o około 19 'lub 15', chociaż prawdopodobnie powinieneś wykonać kilka testów czasowych, aby znaleźć i oznaczyć te wysokości eksperymentalnie.
• Eksperymentuj z pisakami i markerami różnych typów i kolorów. Ogólnie wydaje się, że najlepiej sprawdzają się szerokie pisaki lub cienkie markery. Oto niektóre z nich, które dobrze się spisały:
  
  
  • Uniball GEL Impact in Silver, stosuj na czarnym lub ciemnym papierze.
  • Grafika Pigma 1 (1,0 mm) w kolorze czarnym, do stosowania na białym lub jasnym papierze.
  • Sakura Identi Pen w kolorze czarnym, fioletowym itp. Do stosowania na białym lub jasnym papierze.
• Dodaj większą wagę do wahadła, aby przeciwdziałać tarciu i wydłużać huśtanie. Zauważyłem, że 5 funtów (2 x 2½) na wahadle obrotowym i 7½ funtów (3 x 2½) na pozostałych dwóch działa dość dobrze. Zwróć uwagę, że dodanie większej masy zwykle nie zmienia częstotliwości wahadła.
• Za każdym razem, gdy wychylasz wahadła, aby wykonać nowy rysunek, względne fazy i amplitudy każdego wahadła będą się różnić. Spróbuj gdzieś, aby wahadło obrotowe i wahadła boczne kręciły się początkowo w tym samym lub w przeciwnych kierunkach. Spróbuj gdzieś wahadła boczne, które początkowo kołyszą się w fazie, tworząc ukośną linię.

Reklama Prześlij wskazówkę Wszystkie przesłane wskazówki są dokładnie sprawdzane przed opublikowaniem. Dziękujemy za przesłanie wskazówki do sprawdzenia!

Rzeczy, których będziesz potrzebować

• Graty:
  • 1 sklejka 3/4 'x 3'x3' na blat stołu
  • 4 1½ 'x 1½' x 40 'na nogi (łącznie około 14')
  • 4 1½ 'x 8' x 12 'dla szelek na nogi (łącznie około 4')
  • 4 kołki 3/4 'x 4' do wahadła i podnośnika pióra
  • 1 3/4 'x 1½' x 30 'dąb do cięcia pod wsporniki wahadła i inne
  • 1 deska 11 'x 11' x 1/8 'na platformę do przechowywania papieru
• Sklep z narzędziami:
  • 3 złączki do rur metalowych o długości 3/4 'x 5' (sekcja hydrauliczna)
  • 3 metalowe tuleje rurowe 3/4 'do 1'
  • 3 stalowe zaciski 1 '
  • 4 metalowe płytki 1¼ 'x 4' (lub 2 płytki 1¼ 'x 8' przecięte na pół)
  • 1 duża metalowa podkładka o średnicy zewnętrznej 2½ ', średnicy wewnętrznej 1', do gimbala
  • 1 śruba oczkowa do podnoszenia pióra
  • Różne wiertła: 3 'okrągłe, 3/4', 1/8 'itp.
  • Różne śruby nr 10 (1 ', 1¼', 1½ ', 1¾', 2 ', 3')
  • Kilka cienkich paznokci
  • Narzędzia: wiertarka, piła, młotek, taśma miernicza, pilnik, papier ścierny itp.
• Sklep sportowy:
  • Odważniki 2,5 funta z otworem 1 ', od 8 do 12 sztuk
• Sklep z materiałami artystycznymi:
  • 2 1/2 'x 1/4' x 30 'balsa (i może zapasowa lub dwie)
  • Różne długopisy, takie jak: Silver Uni-Ball GEL Impact, Pigma Graphic 1 (1,0 mm) i Sakura Identi Pen.
  • Trochę sznurków i gumek
  • Papier, 8½ 'x 11' (lub 9 'x 12'), trochę czarny, trochę biały