Paano Gumawa ng Tatlong Pendulum Rotary Harmonograp: 15 Hakbang

2024 May -akda: Robert Blare | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 08:07

Ang isang harmonograp ay isang aparatong mekanikal na gumagamit ng mga swinging pendulum upang gumuhit ng mga larawan. Ang partikular na harmonograp na ito ay dinisenyo ni Karl Sims ngunit ang mga harmonograp sa pangkalahatan ay pinaniniwalaang orihinal na naimbento noong 1844 ng Scottish matematikal na si Hugh Blackburn. Mayroong iba pang mga uri ng mga harmonograph, ngunit ang 3-pendulum rotary na uri na ito ay nagbibigay ng iba't ibang mga kaaya-ayang mga resulta, at medyo madali itong maitayo sa sandaling naayos mo ang isang disenyo at nakuha ang naaangkop na mga materyales at tool. Ito ay isang mahusay na proyekto na gagawin sa mga bata at maaaring magresulta sa walang katapusang mga eksperimento na lumilikha ng mga bagong uri ng mga disenyo ng geometriko.

Dalawang pag-ilid ng pendulo ay nag-ugoy pabalik-balik sa tamang mga anggulo sa bawat isa na may mga braso na kumokonekta sa isang pluma. Inililipat ng isa ang panulat mula sa gilid patungo sa gilid, at ang pangalawa ay inililipat ito mula harap hanggang sa likod sa papel. Ang pangatlong "umiinog" na pendulum ay gumagalaw ang papel sa pamamagitan ng pag-indayog sa anumang axis o sa pabilog na galaw, habang iginuhit ito ng panulat. Ang pinagsamang galaw ng lahat ng tatlong mga pendulo ay nabubuo ang nagreresultang pagguhit.

• 

• 

• 

Mga hakbang

Hakbang 1. Bumuo ng isang matibay na mesa

Ang table top na ito ay isang 3'x3 'square ng 3/4 "makapal na playwud. Ang mga binti ay 1½" x 1½ "square at mga 37" ang haba, na may mga triangular braces na pinutol mula sa 1½ "x 8" x 12 "na mga piraso ng kahoy. Ang ang mga binti ay inilagay ng kaunti upang bigyan ang lakas ng talahanayan, at upang payagan ang umiinog na palawit nang hindi pinindot ang isang binti.

• Screw at / o idikit ang mga brace sa mga binti, at pagkatapos ay i-cut ang kanilang mga tuktok na magkasama sa isang bahagyang anggulo na may isang mesa o pabilog na lagari.

  

• Ayusin ang mga haba ng paa upang bigyan ang isang table-top taas na tungkol sa 37.

  

• Kung nais mong maiakma ang mesa sa mga pintuan nang hindi inaalis ang mga binti, maaaring kailanganin mo ng bahagyang mas maikli ang mga binti at pendulo.

  

Hakbang 2. Mag-drill ng mga butas para sa mga pendulo

Mag-drill ng 3 butas ng 3 "diameter sa pamamagitan ng ibabaw ng mesa para sa mga palawit upang mag-hang. Ang butas para sa rotary pendulum ay dapat na nakasentro sa isang sulok mga 8" mula sa bawat panig na malinaw lamang sa brace ng binti sa ilalim. Ang iba pang dalawang butas ay dapat na nakahanay malapit sa mga kabaligtaran na gilid, mga 8 "mula sa karaniwang gilid, at 3" mula sa iba pa. Kakailanganin mo ang isang espesyal na malaking bilog na drill bit para dito. Bilang kahalili maaari mo munang mag-drill ng isang mas maliit na butas, at pagkatapos ay i-cut ang isang mas malawak na pagbubukas gamit ang isang lagari.

Hakbang 3. I-mount ang dalawang metal plate (mga 1¼ "x 4") sa mga gilid ng dalawang mga lateral pendulum hole, at mag-drill ng isang maliit na indentation sa gitna ng bawat plato

• Simulan ang indentation sa metal plate na may isang maliit na bit ng drill (tulad ng 1/8 ") at pagkatapos ay magpatuloy sa isang mas malaking piraso (tulad ng 1/4"). Mag-ingat na hindi mag-drill lahat.

  

• Maliban kung mayroon kang isang mahusay na drill press, maaaring mas madaling mailagay ang mga indentation ng mga plate sa mesa pagkatapos mong likhain ang fulcrum blocks na may nakausli na mga tornilyo sa ibaba, sapagkat maaaring maging mas mahirap na tumpak na mailagay ang mga turnilyo sa mga bloke sa paglaon upang makahanay ang mga indentasyon.

Hakbang 4. Buuin ang mga pendulo

Ang pendulum shafts ay ginawa mula sa 4 'haba 3/4 "diameter na kahoy na dowels. Ang mga bloke ng hardwood, 3/4" x 1½ "oak, ay ginagamit bilang isang fulcrums kaya't ang mga pendulum ay maaaring magpahinga at mabato sa mesa na may kaunting pagkikiskisan. Para sa dalawang mga lateral pendulum, gumamit ng 5 "mahabang mga bloke, at para sa paikot na palawit, gumamit ng isang 2¼" mahabang bloke. Mag-drill ng isang 3/4 "na butas sa gitna ng bawat bloke, at i-tornilyo ang 1¼" # 10 na mga tornilyo sa bawat dulo. Ang mga tip ng mga turnilyo ay mananatili sa mga indentasyon ng mga metal plate sa mesa upang mapanatili ang mga ito sa lugar habang tumba.

Hakbang 5. Magpasok ng isang dowel sa pamamagitan ng 3/4 "hole sa bawat fulcrum block

Pandikit at / o i-tornilyo ang mga ito tulad ng ang mga tip ng tornilyo ay 12 "mula sa tuktok na dulo ng dowel at nakaharap pababa. Ang pendulum ay dapat na pababa ng 36" sa ibaba ng tuktok na ibabaw ng talahanayan na may halos isang "clearance mula sa sahig.

Hakbang 6. Buuin ang gimbal

Ang rotary pendulum ay nangangailangan ng isang gimbal na mekanismo na pinapayagan itong mag-swing sa anumang direksyon. Ginawa ito mula sa isang malaking metal washer na may 2½ "panlabas at 1" panloob na lapad. Ang washer ay nakasalalay sa mga tip ng tornilyo na nakausli mula sa ilalim ng mesa, at pagkatapos ay nakasalalay ang pendulum sa washer. Mag-drill ng mga pares ng indentations sa washer sa bawat panig, off 90 degree sa pagitan ng mga gilid, upang payagan ang tumba sa dalawang patayo na mga axe.

• Narito ang mga tanawin ng rotary pendulum gimbal mula sa itaas at sa ibaba ng talahanayan. Sa view mula sa ibaba, tandaan ang mga bloke ng oak (3/4 "x 1½" x 5 ") na sumusuporta sa dalawang mga turnilyo (1¾" # 10) na nakausli paitaas at pahilis.

  

Hakbang 7. I-file ang ilalim na mga gilid ng mga bloke na ito kung kinakailangan upang ang pendulum ay hindi maabot ang mga ito kapag ito ay swings

Gayundin i-file ang mga sulok ng fulcrum block kung kinakailangan upang hindi ito pindutin ang talahanayan kapag nag-indayog.

Hakbang 8. Ikabit ang mga timbang

Ang 2½ lb na nakakataas na mga timbang mula sa isang tindahan ng palakasan ay gumagana nang maayos, ngunit karaniwang may isang 1 "panloob na butas. Maaari kang mag-stack ng maraming timbang at i-slide ang mga ito nang magkasama sa 3/4" pendulum dowel sa pamamagitan ng paggamit ng isang 5 "mahabang 3/4" metal na tubo utong, na may 3/4 "hanggang 1" bushing na naka-screw sa mas mababang dulo. Ang isang 1 "steel clamp na nakakabit sa dowel ay nag-aayos ng mga timbang mula sa pag-slide, at pinapayagan ang madaling pagsasaayos ng taas ng timbang upang magbigay ng iba't ibang mga frequency ng pag-swing.

Hakbang 9. Lumikha ng platform ng papel

Gupitin ang tungkol sa 1 "mula sa tuktok ng rotary pendulum dowel, kaya't mas mababa ito nang bahagya sa iba pang dalawa. Pagkatapos ay i-mount ang isang 11" x11 "square ng manipis na 1/8" board sa tuktok ng pendulum na ito, gamit ang isang maliit na block ng oak nakadikit dito para sa suporta, na may isang butas na 3/4 "para sa dowel.

• Balutin ang ilang tape sa tuktok ng dowel upang makakuha ng isang masikip na fit, o idikit lamang ito.

  

• Gumamit ng dalawang goma, o ilang mga clip, upang hawakan ang papel sa lugar sa platform.

  

Hakbang 10. Lumikha ng mga bisig

Ikonekta ang isang 30 mahabang balsa stick sa tuktok ng bawat lateral pendulum gamit ang isang manipis na kuko. Baluktot ang kuko pabalik-balik nang kaunti sa balsa upang payagan ang braso na paikutin nang maayos at lumipat pataas at pababa nang pababa. Ang butas ng kuko ay dahan-dahang makakawalan karagdagang habang ginagamit.

Hakbang 11. Ikabit ang dalawang braso kasama ang isang doble-over rubber band tulad ng ipinakita

Tandaan na kung balak mong gamitin ang iyong harmonograph nang regular, tulad ng sa isang setting ng museo, isang mas matibay na solusyon para sa mga bisig na hindi masusuot nang mabilis ay maaaring kinakailangan.

Hakbang 12. Mag-fashion ng isang may hawak ng panulat

Upang makagawa ng isang simpleng tagahawak ng panulat, mag-drill ng isang 1/2 "butas sa dulo ng isang braso, at gupitin ang tungkol sa 4" pababa sa gitna ng braso upang makagawa ng isang damit-pin tulad ng aparato. Bilang kahalili, kola lamang ng isang tunay na damit-pin sa dulo ng isa sa mga bisig. Ang mga larawan ng parehong bersyon ay ipinapakita.

Hakbang 13. Gawin ang tagapagtaas ng pen

Ito ay maginhawa upang maitaas at maibaba ang panulat nang marahan nang hindi nakakagambala sa paggalaw ng mga pendulo. Upang magawa ito, magsingit ng isang 30 "poste sa isang butas malapit sa gitna ng mesa, sapat na malayo mula sa platform ng papel na hindi ito maaabot nito (mga 12" mula sa rotary pendulum hole).

Hakbang 14. Maglakip ng isang bloke ng oak sa ilalim ng talahanayan para sa isang mas malalim na butas at mas mahusay na suporta

Hakbang 15. Itali ang isang string sa mga braso ng balsa kung saan sila ay magkakaugnay, isama ito sa isang tornilyo-mata sa tuktok ng poste, at bumalik sa isang maliit na jam cleat o uka kung saan maaari nitong hawakan ang panulat sa itaas ng papel hanggang handa kang ibababa ito

Video - Sa pamamagitan ng paggamit ng serbisyong ito, maaaring ibahagi ang ilang impormasyon sa YouTube

Mga Resulta

• Upang gawing simple ang mga bagay, maaari mong i-lock ang rotary pendulum sa pamamagitan ng paghubad ng timbang na iyon kaya't nakasalalay ito sa sahig at pinipigilan ang plataporma ng papel mula sa pag-indayog talaga. Ikabit ang iba pang mga timbang sa kanilang pinakamababang posisyon upang magsimula, dahil ang isang mas mabagal na bilis ng panulat ay may posibilidad na magbigay ng mas makinis na mga linya. Kung ang dalawang iba pang mga pendulum ay nag-indayog nang magkasabay sa parehong dalas makakakuha ka ng mga simpleng pattern ng mga bilog, ellipses, o linya. Kung ang kanilang mga frequency ay bahagyang magkakaiba, ang pattern ay dahan-dahang magbabago mula sa mga bilog patungo sa mga linya at babalik muli habang nabubulok, na magbibigay ng mga disenyo na tulad ng mata. Kapag ang mga frequency ay ibang-iba, maaari kang makakuha ng magulong mga resulta sa pagtingin. Gayunpaman, kung nakakita ka ng posisyon na malapit sa isang "harmonic" na ratio ng mga frequency tulad ng 3: 2 o 4: 3 maaari kang makakuha ng kaaya-ayang mga Lissajous na numero, mga eight ng pigura, o mga hugis na tulad ng isda.
• Ang epekto ng ika-3 umiinog pendulo ay nagdaragdag ng iba't-ibang mga posibleng resulta. Ang ilan sa mga pinakamahusay na disenyo ay nagaganap kapag ang tatlong pendulo ay umaayon sa magkatulad ngunit bahagyang magkakaibang mga frequency, na may umiikot na palawit na umaikot sa isang pabilog na paggalaw. Tandaan na ang dami ng platform ng papel sa tuktok ng rotary pendulum ay nagiging sanhi ng pag-indayog nito sa isang bahagyang mas mabagal na dalas kapag ang lahat ng mga timbang ay nasa kanilang pinakamababang posisyon, kaya itaas mo ang isang iyon nang kaunti kung nais mong itugma ang dalas ng iba pa dalawa.
• Ang iba't ibang mga disenyo ng hugis ng bituin ay maaaring gawin sa pamamagitan ng pagtaas ng mga timbang sa parehong mga lateral pendulum, o lamang ang rotary pendulum, upang magbigay ng mga ratios na daloy ng harmonic frequency. Ang isang 3: 2 na ratio ay madalas na nagreresulta sa 5-tulis na mga bituin at ang 4: 3 na ratio ay may kaugaliang magbigay ng 7-tulis na mga hugis ng bituin.

Mga Tip

• Sa lugar ng papel at pluma, subukan ang isang tray ng pinong buhangin o pulbos, at isang kuko o matulis na stick. Ang mga pattern ay hindi permanente ngunit pinapayagan ang patuloy na pag-eksperimento habang nakakakuha ka ng pakiramdam para sa aparato.
• Ayusin ang taas ng timbang ng pendulum upang mabago ang dalas ng pag-swing nito. Ang dalas ng isang palawit ay nag-iiba sa kabaligtaran ng parisukat na ugat ng haba nito, kaya't upang ugoy ng dalawang beses nang mas mabilis, ang haba sa pagitan ng fulcrum at ng gitna-ng-masa na ito ay kailangang 1/4 ng orihinal na haba (na maaaring hindi maging praktikal sa harmonograp na ito). Para sa isang pagtaas ng dalas na 3: 2 o 4: 3, ang mga timbang ay itataas sa paligid ng 19 "o 15" ayon sa pagkakabanggit, kahit na marahil ay dapat kang gumawa ng ilang mga pagsubok sa oras upang hanapin at markahan ang mga taas na ito sa eksperimento.
• Eksperimento sa mga panulat at marker ng iba't ibang mga uri at kulay. Sa pangkalahatan ang mga malalawak na panulat o manipis na marker ay tila pinakamahusay na gumagana. Narito ang ilan na nagawa nang maayos:
• Uniball GEL Epekto sa Silver, gamitin sa itim o madilim na papel.
• Pigma Graphic 1 (1.0mm) na itim, ginagamit sa puti o magaan na papel.
• Sakura Identi Pen na kulay itim, lila, atbp. Gamit sa puti o magaan na papel.
• Magdagdag ng mas maraming timbang sa isang palawit upang mapigilan ang alitan at gawing mas matagal ang pag-indayog. Natagpuan ko na 5 lb (2 x 2½) sa rotary pendulum, at 7½ lb (3 x 2½) sa iba pang dalawang gumagana nang maayos. Tandaan na ang pagdaragdag ng mas maraming timbang ay hindi sa pangkalahatan ay nagbabago ng dalas ng pendulo.
• Sa bawat oras na i-swing mo ang mga pendulo upang makagawa ng isang bagong pagguhit, magkakaiba ang mga kamag-anak na phase at amplitude ng bawat pendulum. Subukan sa isang lugar ang paikot na pendulo at ang mga lateral pendulum ay paunang gumagawa ng mga bilog sa pareho, o sa kabaligtaran ng mga direksyon. Subukan sa isang lugar ang mga lateral pendulum ay paunang pagtatayon sa yugto upang makagawa ng isang dayagonal na linya.