Un armonograf este un dispozitiv mecanic care folosește pendulele oscilante pentru a desena imagini. Acest armonograf special a fost proiectat de Karl Sims, dar se crede că armonografele au fost inventate inițial în 1844 de matematicianul scoțian Hugh Blackburn. Există alte tipuri de armonografe, dar acest tip rotativ cu 3 pendule oferă o mare varietate de rezultate plăcute și este destul de ușor de construit odată ce ați stabilit un design și ați achiziționat materialele și instrumentele adecvate. Acesta este un proiect minunat de făcut cu copiii și poate duce la experimente interminabile care creează noi tipuri de modele geometrice.
Două pendule laterale se leagănă înainte și înapoi în unghi drept unul cu celălalt, cu brațele conectate la un stilou. Unul mișcă stiloul dintr-o parte în alta, iar al doilea îl mută din față în spate pe hârtie. Un al treilea pendul „rotativ” mișcă hârtia, oscilând pe orice axă sau în mișcări circulare, în timp ce pixul desenează pe ea. Mișcările combinate ale tuturor celor trei pendule generează desenul rezultat.
-
Harmograph1_164 -
Harmonograph2_854 -
Harmonograph3_311
Pași
Pasul 1. Construiți o masă robustă
Acest blat de masă este un pătrat de 3'x3 'din placaj de 3/4 "gros. Picioarele sunt 1½" x 1½ "pătrate și aproximativ 37" lungi, cu bretele triunghiulare tăiate din bucăți de lemn de 1½ "x 8" x 12 ". picioarele sunt ușor extinse pentru a conferi tărie mesei și pentru a permite pendulului rotativ să se balanseze fără să lovească un picior.
-
Înșurubați și / sau lipiți mai întâi acoladele de picioare, apoi tăiați vârfurile împreună la un unghi ușor cu o masă sau un ferăstrău circular.
Realizați un armonograf rotativ cu trei pendule Pasul 1 Bullet 1 -
Reglați lungimile piciorului pentru a da o înălțime de masă de aproximativ 37.
Realizați un armonograf rotativ cu trei pendule Pasul 1 Bullet 2 -
Dacă doriți să vă puteți încadra masa prin ușă fără a scoate picioarele, este posibil să aveți nevoie de picioare și pendule puțin mai scurte.
Realizați un armonograf rotativ cu trei pendule Pasul 1 Bullet 3
Pasul 2. Găuri găuri pentru pendule
Găuriți 3 găuri cu diametrul de 3 "pe suprafața mesei pentru ca pendulele să atârne. Gaura pentru pendulul rotativ ar trebui să fie centrată într-un colț la aproximativ 8" de fiecare parte, la distanță de brațul piciorului dedesubt. Celelalte două găuri trebuie aliniate lângă marginile opuse, la aproximativ 8 "de partea comună și la 3" de cealaltă. Pentru aceasta, veți avea nevoie de un burghiu circular special. Alternativ, puteți să faceți mai întâi o gaură mai mică și apoi să tăiați o deschidere mai largă cu un ferăstrău.
Pasul 3. Montați două plăci metalice (aproximativ 1¼ "x 4") pe laturile celor două găuri laterale ale pendulului și găuriți o mică indentare în centrul fiecărei plăci
-
Porniți indentarea în placa de metal cu un burghiu mic (cum ar fi 1/8 ") și apoi continuați cu un bit mai mare (cum ar fi 1/4"). Aveți grijă să nu forați până la capăt.
Realizați un armonograf rotativ cu trei pendule Pasul 3 Bullet 1 - Cu excepția cazului în care aveți o presă de găurit bună, poate fi mai ușor să poziționați indentările plăcilor pe masă după ce creați blocurile de punct de sprijin cu șuruburi proeminente de mai jos, deoarece poate fi mai greu să poziționați cu precizie șuruburile în blocuri ulterior pentru a le alinia cu indentările.
Pasul 4. Construiește pendulele
Arborii pendulului sunt confecționați din dibluri din lemn de 4 'lungime cu diametrul de 3/4 ". Blocurile din lemn de esență tare, stejarul 3/4" x 1½ ", sunt folosite ca punct de sprijin, astfel încât pendulele să se poată odihni și să se legene pe masă cu o frecare minimă. două pendule laterale, utilizați blocuri lungi de 5 ", iar pentru pendulul rotativ, utilizați un bloc lung de 2¼". Prăjiți o gaură de 3/4 "prin centrul fiecărui bloc și înșurubați șuruburile 1¼" # 10 prin fiecare capăt. Sfaturi a șuruburilor vor sta în indentările plăcilor metalice de pe masă pentru a le menține în poziție în timp ce se balansează.
Pasul 5. Introduceți o diblă prin orificiul de 3/4 "în fiecare bloc de sprijin
Lipiți-le și / sau înșurubați-le astfel încât vârfurile șuruburilor să fie la 12 "de capătul superior al diblului și orientate în jos. Pendul ar trebui să atârne în jos cu 36" sub suprafața superioară a mesei, cu o distanță de aproximativ 1 "de la podea.
Pasul 6. Construiește cardanul
Pendulul rotativ are nevoie de un mecanism cardanic care să îi permită să se balanseze în orice direcție. Aceasta este realizată dintr-o mașină de spălat metalică mare cu 2½ "exterior și 1" diametru interior. Șaiba se sprijină pe vârfurile șuruburilor care ies din sub masă, iar apoi pendulul se sprijină pe șaibă. Forați perechi de indentări în șaibă pe fiecare parte, la 90 de grade între părți, pentru a permite legănarea pe două axe perpendiculare.
-
Iată vederi ale cardanului cu pendul rotativ de sus și de sub masă. În imaginea de jos, notați blocurile de stejar (3/4 "x 1½" x 5 ") care susțin cele două șuruburi (1¾" # 10) care ies în sus și în diagonală.
Realizați un armonograf rotativ cu trei pendule Pasul 6 Bullet 1
Pasul 7. Înregistrați marginile inferioare ale acestor blocuri după cum este necesar, astfel încât pendulul să nu le lovească atunci când se leagănă
De asemenea, arhivați colțurile blocului de punct de sprijin dacă este necesar, astfel încât să nu lovească masa atunci când se leagănă.
Pasul 8. Atașați greutățile
Greutățile de ridicare de 2½ lb dintr-un magazin de articole sportive funcționează bine, dar de obicei au o gaură interioară de 1 ". Puteți stiva mai multe greutăți și glisați-le împreună pe diblul pendulului de 3/4" utilizând o țeavă metalică lungă de 5 "3/4" mamelon, cu o bucșă de 3/4 "la 1" înșurubată la capătul inferior. O clemă de oțel de 1 "atașată la diblă fixează greutățile de la alunecare și permite reglarea ușoară a înălțimii greutății pentru a da diferite frecvențe de oscilație.
Pasul 9. Creați platforma de hârtie
Tăiați aproximativ 1 "din partea superioară a diblului rotativ al pendulului, astfel încât să fie ușor mai mic decât celelalte două. Apoi montați un pătrat de 11" x11 "de scândură subțire de 1/8" în partea superioară a acestui pendul, folosind un mic bloc de stejar lipit de acesta pentru sprijin, cu o gaură de 3/4 "pentru diblă.
-
Înfășurați niște bandă în jurul vârfului diblului pentru a obține o potrivire strânsă sau pur și simplu lipiți-o.
Realizați un armonograf rotativ cu trei pendule Pasul 9 Bullet 1 -
Folosiți două benzi de cauciuc sau câteva agrafe pentru a ține hârtia în poziție pe platformă.
Realizați un armonograf rotativ cu trei pendule Pasul 9 Bullet 2
Pasul 10. Creați brațele
Conectați un stick de balsa lung de 30 la partea superioară a fiecărui pendul lateral folosind un cui subțire. Îndoiți unghia înainte și înapoi puțin în balsa pentru a permite brațului să se rotească lin și să se miște ușor în sus și în jos. Gaura unghiei se va slăbi încet. mai departe în timpul utilizării.
Pasul 11. Atașați cele două brațe împreună cu o bandă de cauciuc dublată, așa cum se arată
Rețineți că, dacă intenționați să utilizați în mod regulat armonograful, cum ar fi într-un cadru muzeal, ar putea fi necesară o soluție mai robustă pentru aceste brațe care nu se vor purta atât de repede.
Pasul 12. Formați un suport pentru stilou
Pentru a face un suport simplu pentru stilou, găuriți o gaură de 1/2 "la capătul unui braț și tăiați aproximativ 4" în jos în centrul brațului pentru a crea un dispozitiv de tip știft pentru haine. Alternativ, lipiți doar un știft adevărat la capătul unuia dintre brațe. Sunt prezentate imagini ale ambelor versiuni.
Pasul 13. Faceți stiloul de ridicare
Este convenabil să puteți ridica și coborî ușor stiloul, fără a perturba mișcarea pendulelor. Pentru a face acest lucru, introduceți un stâlp de 30 "într-o gaură lângă centrul mesei, suficient de departe de platforma de hârtie încât să nu fie lovită de aceasta (aproximativ 12" de gaura rotativă a pendulului).
Pasul 14. Atașați un bloc de stejar sub masă pentru o gaură mai adâncă și un sprijin mai bun
Pasul 15. Legați un șir de brațele de balsa unde sunt conectate împreună, conduceți-l printr-un ochi cu șurub în partea de sus a stâlpului și întoarceți-l în jos către o mică clemă sau canelură de gem, unde poate ține stiloul în poziție deasupra hârtiei. până când sunteți gata să o coborâți
Video - Prin utilizarea acestui serviciu, unele informații pot fi partajate cu YouTube
Rezultate
- Pentru a simplifica lucrurile, puteți bloca pendulul rotativ desfăcând acea greutate, astfel încât să se sprijine pe podea și să împiedice deloc să se balanseze platforma de hârtie. Atașați celelalte greutăți la cea mai joasă poziție pentru a începe, deoarece o viteză mai mică a stiloului tinde să ofere linii mai fine. Dacă celelalte două pendule leagăn la unison la aceeași frecvență, veți obține modele simple de cercuri, elipse sau linii. Dacă frecvențele lor sunt ușor diferite, modelul se va schimba încet de la cercuri la linii și va reveni pe măsură ce se descompune, ceea ce va oferi modele asemănătoare ochiului. Când frecvențele sunt foarte diferite, este posibil să obțineți rezultate haotice. Cu toate acestea, dacă găsiți o poziție aproape de un raport „armonic” de frecvențe, cum ar fi 3: 2 sau 4: 3, puteți obține figuri Lissajous plăcute, cifre opt sau forme asemănătoare peștilor.
- Efectul celui de-al treilea pendul rotativ crește varietatea rezultatelor posibile. Unele dintre cele mai bune modele apar atunci când cele trei pendule se leagănă la frecvențe similare, dar ușor diferite, cu pendulul rotativ care se leagănă într-o mișcare circulară. Rețineți că masa platformei de hârtie din partea superioară a pendulului rotativ determină să se balanseze la o frecvență ușor mai lentă atunci când toate greutățile sunt la poziția lor cea mai joasă, așa că ați ridica-o ușor dacă doriți să se potrivească cu frecvența celeilalte. Două.
- Diverse modele în formă de stea pot fi realizate prin ridicarea greutăților atât pe pendulele laterale, fie doar pe pendulul rotativ, pentru a da rapoarte de frecvență armonice. Un raport 3: 2 duce adesea la stele cu 5 colțuri, iar un raport 4: 3 tinde să dea forme de stea cu 7 colțuri.
sfaturi
- În locul hârtiei și stiloului, încercați o tavă cu nisip fin sau pulbere și un cui sau un băț ascuțit. Modelele sunt impermanente, dar permite experimentarea continuă în timp ce vă simțiți dispozitivul.
- Reglați înălțimea greutății unui pendul pentru a-i modifica frecvența de oscilare. Frecvența unui pendul variază în funcție de inversul rădăcinii pătrate a lungimii sale, așa că pentru a oscila de două ori mai repede, lungimea dintre punctul de sprijin și centrul său de masă ar trebui să fie 1/4 din lungimea inițială (care poate nu fi practic cu acest armonograf). Pentru o creștere a frecvenței de 3: 2 sau 4: 3, greutățile ar fi crescute în jurul valorii de 19 "sau respectiv 15", deși probabil ar trebui să faceți câteva teste de sincronizare pentru a găsi și marca aceste înălțimi experimental.
- Experimentați cu pixuri și markere de diferite tipuri și culori. În general, stilourile largi sau markerii subțiri par să funcționeze cel mai bine. Iată câteva care s-au descurcat bine:
- Uniball GEL Impact în argint, se folosește pe hârtie neagră sau întunecată.
- Pigma Graphic 1 (1,0 mm) în negru, se folosește pe hârtie albă sau ușoară.
- Penul Sakura Identi în negru, violet etc. se folosește pe hârtie albă sau deschisă.
- Adăugați mai multă greutate unui pendul pentru a contracara fricțiunea și pentru a face oscilația să dureze mai mult. Am constatat că 5 lb (2 x 2½) pe pendulul rotativ și 7½ lb (3 x 2½) pe celelalte două funcționează destul de bine. Rețineți că adăugarea mai multor greutăți nu schimbă în general frecvența pendulului.
- De fiecare dată când legați pendulele pentru a face un desen nou, fazele și amplitudinile relative ale fiecărui pendul vor varia. Încercați undeva pendulul rotativ și pendulele laterale fac inițial cercuri în același sau în direcții opuse. Încercați undeva pendulele laterale se leagănă inițial în fază pentru a face o linie diagonală.
