Kako izraditi rotacijski harmonograf s tri njihala

Harmonograf je mehanički uređaj koji koristi ljuljanjenjihalacrtati slike. Ovu je harmonografiju dizajnirao Karl Sims, ali vjeruje se da je harmonografije općenito izvorno izumio 1844. škotski matematičar Hugh Blackburn. Postoje i druge vrste harmonografa, ali ovaj rotacijski tip s 3 njihala daje širok spektar ugodnih rezultata i prilično ga je jednostavno graditi nakon što se odlučite za dizajn i nabavite odgovarajuće materijale i alate. Ovo je sjajan projekt s djecom i može rezultirati beskrajnim eksperimentima koji stvaraju nove vrste geometrijskih dizajna.

Dva bočna njihala njišu se naprijed-natrag pod pravim kutom jedan prema drugome s rukama spojenim na olovku. Jedan pomiče olovku s jedne na drugu stranu, a drugi s prednje natrag na papir. Treće 'rotacijsko' njihalo pomiče papir njišući se na bilo kojoj osi ili kružnim pokretima, dok olovka crta po njemu. Kombinirani pokreti sva tri njihala generiraju rezultirajući crtež.

Koraci

1. jedan Izgradite čvrst stol . Ova ploča stola je šperploča debljine 3/4 'veličine 3'x3'. Noge su kvadratne dimenzije 1 x 1 x 1 x duge oko 37 cm, s trokutastim zagradama izrezanim od drvenih dijelova 1 x 3 x 8 x 12 centimetara. Noge su lagano razmaknute kako bi stolu dale snagu i omogućile rotacijsko njihalo da se ljulja bez udarca u nogu.
   • Najprije zavijte i / ili zalijepite aparatić za noge, a zatim im stolove ili kružne pile izrežite pod blagim kutom.
   • Podesite duljine nogu tako da daju visinu ploče od oko 37 '.
   • Ako želite uskladiti stol kroz vrata bez skidanja nogu, možda će vam trebati malo kraće noge i viskovi.
2. 2 Izbušite rupe za njihala. Kroz površinu stola izbušite 3 rupe promjera 3 'da bi se njihala mogla objesiti. Otvor za rotacijsko njihalo trebao bi biti centriran u kut od oko 8 'sa svake strane, čisto ispod nosača nogu ispod. Ostale dvije rupe trebale bi se poravnati blizu suprotnih rubova, oko 8 'sa zajedničke strane, a 3' s druge. Za to će vam trebati posebna velika kružna svrdla. Alternativno možete prvo izbušiti manju rupu, a zatim ubodnom pilom izrezati širi otvor.
3. 3 Postavite dvije metalne ploče (oko 1¼ 'x 4') na bočne strane dviju bočnih rupa za njihalo i izbušite malo udubljenje u sredini svake ploče.
   • Započnite udubljenje u metalnoj ploči malim svrdlom (poput 1/8 '), a zatim nastavite s većim nastavkom (kao što je 1/4'). Pazite da ne izbušite do kraja.
   • Ako nemate dobru bušilicu, možda će biti lakše postaviti udubljenja ploča na stol nakon što stvoriteuporišteblokove s izbočenim vijcima odozdo, jer kasnije može biti teže točno postaviti vijke u blokove kako bi se poravnali s udubljenjima.
4. 4 Izgradite klatna. Osovine s njihalom izrađene su od drvenih tiplova promjera 4 '3/4'. Blokovi tvrdog drveta, hrast 3/4 'x 1½', koriste se kao uporišta, tako da se njihala mogu odmarati i ljuljati na stolu uz minimalno trenje. Za dva bočna njihala upotrijebite blokove duljine 5 ', a za rotacijsko njihalo blok duljine 2¼'. Izbušite rupu od 3/4 'kroz središte svakog bloka i kroz svaki kraj uvijte 1¼' # 10 vijaka. Vrhovi vijaka ležati će na udubljenjima metalnih ploča na stolu kako bi ostali na mjestu dok se ljuljaju.
5. 5 Umetnite tiplu kroz otvor 3/4 'u svaki blok uporišta. Zalijepite ih i / ili uvrnite tako da vrhovi vijaka budu 12 'od gornjeg kraja tipla i okrenuti prema dolje. Klatno bi trebalo visjeti 36 'ispod gornje površine stola s razmakom od 1' od poda.
6. 6 Izgradite gimbal. Rotacijsko njihalo treba kardanski mehanizam koji mu omogućuje zakretanje u bilo kojem smjeru. Izrađena je od velike metalne podloške s vanjskim promjerom 2½ i unutarnjim promjerom 2½. Podloška se naslanja na vrhove vijaka koji vire ispod stola, a zatim se visak oslanja na podlošku. Izbušite parove udubljenja u podlošku sa svake strane, na 90 stupnjeva između stranica, kako biste omogućili ljuljanje na dvije okomite osi.
   • Evo pogleda na krov rotacijskog njihala odozgo i ispod stola. U pogledu odozdo primijetite hrastove blokove (3/4 'x 1½' x 5 ') koji podupiru dva vijka (1¾' # 10) koji strše prema gore i dijagonalno.
7. 7 Spustite donje rubove ovih blokova prema potrebi kako ih njihalo ne bi udarilo kad se zaljulja. Isto tako, ako je potrebno, spustite kutove uporišnog bloka kako ne bi udario o stol prilikom njihanja.
8. 8 Pričvrstite utege. Dizanje utega od 1,5 kg iz trgovine sportske opreme dobro funkcionira, ali obično ima unutarnju rupu od 1 '. Možete složiti nekoliko utega i spojiti ih zajedno na 3/4 'klatna s klatnom pomoću 5' duge 3/4 'metalne nazuvice za cijev, s čahrom od 3/4' do 1 'uvijenom na donji kraj. Čelična stezaljka od 1 'pričvršćena na tiple učvršćuje klizanje utega i omogućuje jednostavno podešavanje visine utega kako bi se postigle različite frekvencije njihanja.
9. 9 Stvorite platformu za papir. Odrežite otprilike 1 's vrha rotacijskog klatna s klatnom, tako da je malo niži od druga dva. Zatim na vrh ovog njihala postavite kvadrat veličine 11'x11 'tanke ploče od 1/8' pomoću malog hrastovog bloka zalijepljenog na njega za potporu, s rupom od 3/4 'za tipli.
   • Omotajte malo vrpce oko vrha tipla kako biste čvrsto prianjali ili ga jednostavno zalijepite.
   • Upotrijebite dvije gumice ili neke kopče kako biste papir držali na platformi.
10. 10 Stvorite krakove. Spojite 30 'dugačak štapić balze na vrh svakog bočnog njihala pomoću tankog čavla. Savijte nokat naprijed-natrag malo u balzi kako bi se ruka mogla glatko okretati i lagano pomicati gore-dolje. Otvor za nokte polako će se olabaviti tijekom uporabe.
11. jedanaest Spojite dvije krakove udvostručenom gumenom trakom kao što je prikazano. Imajte na umu da će vam, ako planirate redovito koristiti svoj harmonograf, primjerice u muzejskim postavkama, možda trebati robusnije rješenje za ove krakove koje se neće trošiti tako brzo.
12. 12 Modni držač olovke. Da biste napravili jednostavan držač olovke, izbušite 1/2 'rupu na kraju jedne ruke i izrežite otprilike 4' po sredini ruke kako biste napravili uređaj nalik na pribadaču za odjeću. Alternativno, samo zalijepite pravu pribadaču za odjeću na kraj jednog kraka. Prikazane su slike obje verzije.
13. 13 Napravite podizač olovke. Prikladno je moći lagano podizati i spuštati olovku bez ometanja gibanja njihala. Da biste to učinili, umetnite 30 'stup u rupu blizu središta stola, taman toliko daleko od papirnate platforme da je neće pogoditi (oko 12' od rupe rotacijskog njihala).
14. 14 Ispod stola pričvrstite hrastov blok za dublju rupu i bolju potporu.
15. petnaest Privežite konopac za krakove balze na mjestima na kojima su povezane, vodite ga kroz ušicu na vrhu stupa i vratite se dolje do malog nosača ili utora u kojem može držati olovku na mjestu iznad papira dok ne budete spreman da ga spusti. Oglas

Pitanja i odgovori zajednice

traži Dodajte novo pitanje

• Pitanje Što je duljina i širina stola? LeahlovesBog Najbolji odgovor Duljina je najduže mjerenje tablice. Širina je širina, kraće dvije strane stola.

Postavite pitanje Preostalo je 200 znakova. Uključite svoju e-adresu da biste dobili poruku kada odgovorite na ovo pitanje. podnijeti
Oglas

Video . Korištenjem ove usluge neke se informacije mogu dijeliti s YouTubeom.

Rezultati

• Da biste pojednostavili stvari, rotacijsko njihalo možete zaključati otkačivanjem te težine tako da leži na podu i sprječava da se papirna platforma uopće ljulja. Za početak pričvrstite ostale utege na njihov najniži položaj, jer sporija brzina olovke daje glađe crte. Ako se dva druga klatna zaljuljaju složno na istoj frekvenciji, dobit ćete jednostavne uzorke krugova, elipsa ili linija. Ako se njihove frekvencije malo razlikuju, uzorak će se polako mijenjati iz krugova u linije i natrag dok propada, što će dati očni izgled. Kad su frekvencije vrlo različite, možete dobiti rezultate kaotičnog izgleda. Međutim, ako pronađete položaj koji je blizu 'harmoničnog' omjera frekvencija kao što je 3: 2 ili 4: 3, možete dobiti ugodne Lissajousove figure, osmice ili oblike nalik na ribe.
• Učinak 3. rotacijskog njihala povećava raznolikost mogućih rezultata. Neki od najboljih dizajna javljaju se kad se sva četiri njihala okreću na sličnim, ali malo različitim frekvencijama, dok se rotacijsko njihalo njiše oko sebe kružnim pokretima. Imajte na umu da masa papirnate platforme na vrhu rotacijskog njihala uzrokuje njeno njihanje na nešto sporijoj frekvenciji kada su svi utezi u najnižem položaju, pa biste je malo podigli ako želite da odgovara frekvenciji drugog dva.
• Različiti dizajni u obliku zvijezde mogu se izvesti podizanjem utega na bočnim njihalima ili samo na rotacijskom njihalu kako bi se dobili harmonijski omjeri frekvencije. Omjer 3: 2 često rezultira petokrakim zvijezdama, a omjer 4: 3 daje oblik zvijezda sa 7 krakova.

Savjeti

• Umjesto papira i olovke, isprobajte pladanj sa sitnim pijeskom ili prahom i čavlom ili oštrim štapićem. Uzorci su neprolazni, ali omogućuju kontinuirano eksperimentiranje dok imate osjećaj za uređaj.
• Podesite visinu težine viska da biste promijenili frekvenciju njihanja. Učestalost njihala varira ovisno o nasuprot kvadratnom korijenu njegove duljine, pa bi za dvostruko brže njihanje duljina između uporišnog mjesta i središta mase trebala biti 1/4 izvorne duljine (što može ne biti praktičan s ovim harmonografom). Za povećanje frekvencije od 3: 2 ili 4: 3, ponderi bi se podigli oko 19 'ili 15', iako biste vjerojatno trebali napraviti neke vremenske testove kako biste eksperimentalno pronašli i označili ove visine.
• Eksperimentirajte s olovkama i flomasterima raznih vrsta i boja. Čini se da općenito najbolje rade široke olovke ili tanki flomasteri. Evo nekih koji su se dobro pokazali:
  
  
  • Uniball GEL Impact u srebrnoj boji, koristite na crnom ili tamnom papiru.
  • Pigma Graphic 1 (1,0 mm) u crnoj boji, koristite na bijelom ili svijetlom papiru.
  • Olovku Sakura Identi u crnoj, ljubičastoj itd. Koristite na bijelom ili svijetlom papiru.
• Klatnu dodajte veću težinu kako biste suprotstavili trenju i učinili da ljuljanje dulje traje. Otkrio sam da 5 lb (2 x 2½) na rotacijskom njihalu i 7½ lb (3 x 2½) na ostala dva djeluju prilično dobro. Imajte na umu da dodavanje veće težine obično ne mijenja frekvenciju njihala.
• Svaki put kada njihate njihala kako biste napravili novi crtež, relativne faze i amplitude svakog njihala varirat će. Pokušajte negdje da rotacijsko njihalo i bočni njihali u početku prave krugove u istom ili u suprotnim smjerovima. Pokušajte negdje da se bočna njihala u početku ljuljaju u fazi da naprave dijagonalnu liniju.

Oglas Pošaljite savjet Svi prijedlozi savjeta pažljivo se pregledavaju prije objavljivanja. Hvala što ste poslali savjet na pregled!

Stvari koje će vam trebati

• Klade:
  • Šperploča 1 3/4 'x 3'x3' za ploču stola
  • 4 1½ 'x 1½' x 40 'za noge (oko 14' ukupno)
  • 4 1½ 'x 8' x 12 'za nosače nogu (ukupno oko 4')
  • 4 tipla 3/4 'x 4' za visak i olovku
  • 1 3/4 'x 1½' x 30 'hrast za rezanje za nosače njihala i ostalo
  • 1 11 'x 11' x 1/8 'daska za platformu za držanje papira
• Željezarija:
  • 3 3/4 'x 5' duge metalne nazuvice za cijev (vodovodni dio)
  • 3 čahure od metalnih cijevi od 3/4 'do 1'
  • 3 1 'čelične stezaljke
  • 4 metalne ploče veličine 1¼ x 4 '(ili 2 ploče premjerene na pola)
  • 1 velika metalna podloška s vanjskim promjerom 2½ ', unutarnjim promjerom 1', za kardansku ploču
  • 1 vijak za podizanje olovke
  • Razne svrdla: 3 'kružne, 3/4', 1/8 ', itd.
  • Razni # 10 vijci (1 ', 1¼', 1½ ', 1¾', 2 ', 3')
  • Nekoliko tankih noktiju
  • Alati: bušilica, pila, čekić, mjerač vrpce, turpija, brusni papir itd.
• Sportski dućan:
  • Utezi od 2½ lb s rupom od 1 ’, njih 8 do 12
• Trgovina umjetničkim materijalom:
  • 2 1/2 'x 1/4' x 30 'balza (i možda rezervna ili dvije)
  • Razne olovke poput: Silver Uni-Ball GEL Impact, Pigma Graphic 1 (1,0 mm) i Sakura Identi Pen.
  • Neke vrpce i gumice
  • Papir, 8 'x 11' (ili 9 'x 12') nešto crno, a nešto bijelo