Как да си направим ротационен хармонограф с три махала: 15 стъпки

2024 Автор: Robert Blare | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 07:28

Хармонографът е механично устройство, което използва люлеещи се махала за рисуване. Този конкретен хармонограф е проектиран от Карл Симс, но се смята, че хармонографите като цяло са първоначално изобретени през 1844 г. от шотландския математик Хю Блекбърн. Има и други видове хармонографи, но този ротационен тип с 3 махала дава голямо разнообразие от приятни резултати и е доста лесен за изграждане, след като сте се спрели на дизайна и сте придобили подходящите материали и инструменти. Това е страхотен проект за деца и може да доведе до безкрайни експерименти, създаващи нови видове геометрични дизайни.

Две странични махала се люлеят напред и назад под прав ъгъл един към друг с ръце, свързани към химикалка. Единият премества химикалката отстрани на страна, а вторият я премества отпред назад на хартията. Трето „въртящо се“махало премества хартията чрез люлеене по всяка ос или с кръгови движения, докато химикалката рисува върху нея. Комбинираните движения на трите махала генерират получената рисунка.

• 

• 

• 

Стъпки

Стъпка 1. Изградете здрава маса

Този плот е 3'x3 'квадрат от 3/4 "дебел шперплат. Краката са 1½" x 1½ "квадратни и около 37" дълги, с триъгълни скоби, изрязани от 1½ "x 8" x 12 "дървени парчета. краката са леко разпънати, за да придадат здравина на масата и да позволят на въртящото се махало да се люлее, без да удря крак.

• Завийте и/или залепете скобите първо към краката, а след това изрежете върховете им заедно под лек ъгъл с маса или циркуляр.

  

• Регулирайте дължините на краката, за да дадете височина на плота около 37.

  

• Ако искате да можете да монтирате масата през вратите, без да сваляте краката, може да се нуждаете от малко по -къси крака и махала.

  

Стъпка 2. Пробийте дупки за махалата

Пробийте 3 дупки с диаметър 3 "през повърхността на масата, за да могат да висят махалата. Отворът за въртящото се махало трябва да бъде центриран в ъгъл на около 8" от всяка страна, точно на разстояние от скобата за крака отдолу. Другите два отвора трябва да бъдат подравнени близо до противоположните ръбове, на около 8 "от общата страна и 3" от другата. За това ще ви е необходима специална голяма кръгла бормашина. Като алтернатива можете първо да пробиете по -малък отвор и след това да изрежете по -широк отвор с мозайката.

Стъпка 3. Монтирайте две метални плочи (около 1¼ "x 4") отстрани на двата странични отвора за махало и пробийте малка вдлъбнатина в центъра на всяка плоча

• Започнете вдлъбнатината в металната плоча с малка бормашина (например 1/8 ") и след това продължете с по -голяма бита (например 1/4"). Внимавайте да не пробиете докрай.

  

• Освен ако нямате добра преса за пробиване, може да бъде по -лесно да позиционирате вдлъбнатините на плочите на масата, след като създадете опорните блокове с изпъкнали винтове отдолу, защото може да бъде по -трудно точно позициониране на винтовете в блоковете по -късно, за да се подравнят с вдлъбнатините.

Стъпка 4. Изградете махалата

Валовете на махалото са изработени от дървени дюбели с диаметър 4 'с дължина 3/4 ". Блокове от твърда дървесина, дъб 3/4" x 1½ ", се използват като опорни точки, така че махалата могат да почиват и да се люлеят на масата с минимално триене. две странични махала, използвайте 5 "дълги блокове, а за въртящото се махало използвайте 2¼" дълъг блок. Пробийте отвор 3/4 "през центъра на всеки блок и завийте 1" " #10 винта през всеки край. на винтовете ще лежат в вдлъбнатините на металните плочи на масата, за да ги държат на място, докато се люлеят.

Стъпка 5. Поставете дюбел през 3/4 "отвора във всеки опорен блок

Залепете и/или ги завийте така, че върховете на винтовете да са на 12 "от горния край на дюбела и да са обърнати надолу. Махалото трябва да виси надолу на 36" под горната повърхност на масата с разстояние около 1 "от пода.

Стъпка 6. Изградете кардана

Ротационното махало се нуждае от карданен механизъм, който му позволява да се люлее във всяка посока. Това е направено от голяма метална шайба с 2½ "външен и 1" вътрешен диаметър. Шайбата се опира на върховете на винтовете, изпъкнали под масата, а след това махалото се опира на шайбата. Пробийте двойки вдлъбнатини във шайбата от всяка страна, на 90 градуса между страните, за да позволите люлеене по две перпендикулярни оси.

• Ето изгледи на въртящия се махален кардан от горе и под масата. В изгледа отдолу обърнете внимание на дъбовите блокове (3/4 "x 1½" x 5 "), поддържащи двата винта (1¾" #10), стърчащи нагоре и диагонално.

  

Стъпка 7. Напишете долните ръбове на тези блокове според нуждите, така че махалото да не ги удари, когато се люлее

По същия начин напишете надолу ъглите на опорния блок, ако е необходимо, за да не удари масата при люлеене.

Стъпка 8. Прикрепете тежестите

Повдигащите тежести от 2½ фунта от магазина за спортни стоки работят добре, но обикновено имат вътрешен отвор 1 ". Можете да подредите няколко тежести и да ги плъзнете заедно върху 3/4" дюбел с махало, като използвате 5 "дълга 3/4" метална тръба нипел, с втулка 3/4 "до 1", завинтена към долния край. Стоманената скоба 1 ", прикрепена към дюбела, фиксира тежестите от изплъзване и позволява лесно регулиране на височината на тежестта, за да даде различни честоти на люлеене.

Стъпка 9. Създайте хартиена платформа

Нарежете около 1 "от върха на въртящия се махален дюбел, така че да е малко по -нисък от другите два. След това монтирайте квадрат 11" x11 "от тънка 1/8" дъска към върха на това махало, като използвате малък дъбов блок залепен към него за опора, с 3/4 "отвор за дюбела.

• Увийте малко лента около горната част на дюбела, за да прилепне плътно, или просто го залепете.

  

• Използвайте две ластици или няколко щипки, за да държите хартията на място на платформата.

  

Стъпка 10. Създайте ръцете

Свържете 30 дълга балса пръчка към върха на всяко странично махало с помощта на тънък пирон. Огънете нокътя малко напред и назад в балсата, за да позволите на ръката да се върти гладко и да се движи леко нагоре и надолу. Дупката за ноктите бавно ще се разхлаби по -нататък по време на употреба.

Стъпка 11. Прикрепете двете ръце заедно с двойна гумена лента, както е показано

Имайте предвид, че ако планирате да използвате хармонографа си редовно, например в музейна обстановка, може да се наложи по -стабилно решение за тези ръце, което няма да се износва толкова бързо.

Стъпка 12. Оформете държач за химикалка

За да направите обикновен държач за химикалка, пробийте 1/2 "отвор в края на едната ръка и изрежете около 4" надолу по центъра на ръката, за да направите устройство, подобно на щифт за дрехи. Като алтернатива, просто залепете истинска игла за дрехи до края на едната ръка. Показани са снимки и на двете версии.

Стъпка 13. Направете писалката повдигаща

Удобно е да можете да повдигате и спускате писалката внимателно, без да нарушавате движението на махалата. За да направите това, поставете 30 -инчов стълб в отвор близо до центъра на масата, достатъчно далеч от хартиената платформа, за да не бъде ударен от него (около 12 от отвора за въртящо се махало).

Стъпка 14. Прикрепете дъбов блок под масата за по -дълбока дупка и по -добра опора

Стъпка 15. Завържете връв към рамената на балсата, където са свързани помежду си, прекарайте я през винтова ушка в горната част на стълба и се върнете обратно към малка клипса или жлеб, където тя може да държи писалката на място над хартията докато не сте готови да го спуснете

Видео - С помощта на тази услуга може да се сподели част от информацията с YouTube

Резултати

• За да опростите нещата, можете да заключите въртящото се махало, като освободите това тегло, така че да лежи на пода и изобщо да предотврати люлеенето на хартиената платформа. Прикрепете другите тежести в най -ниската им позиция, за да започнете, тъй като по -бавната скорост на писалката има тенденция да дава по -гладки линии. Ако другите два махала се люлеят в унисон на една и съща честота, ще получите прости модели на кръгове, елипси или линии. Ако техните честоти са малко по-различни, моделът бавно ще се промени от кръгове към линии и обратно, докато се разпада, което ще даде очен дизайн. Когато честотите са много различни, може да получите хаотично изглеждащи резултати. Ако обаче намерите позиция, която е близо до "хармонично" съотношение на честоти като 3: 2 или 4: 3, можете да получите приятни фигури от Лисаж, осмици или фигури, подобни на риби.
• Ефектът на третото въртящо се махало увеличава разнообразието от възможни резултати. Някои от най -добрите дизайни се случват, когато трите махала се люлеят на сходни, но малко различни честоти, като въртящото се махало се люлее наоколо с кръгови движения. Обърнете внимание, че масата на хартиената платформа отгоре на въртящото се махало я кара да се люлее с малко по -бавна честота, когато всички тежести са в най -ниската си позиция, така че бихте я повдигнали леко, ако искате тя да съответства на честотата на другата две.
• Различни дизайни във формата на звезда могат да бъдат направени чрез повдигане на тежести както на страничните махала, така и само на въртящото се махало, за да се дадат хармонични честотни съотношения. Съотношението 3: 2 често води до 5-кратни звезди, а съотношението 4: 3 има тенденция да дава 7-кратни звезди.

Съвети

• На мястото на хартията и химикалката опитайте поднос с фин пясък или прах и пирон или остра пръчка. Моделите са непостоянни, но позволяват непрекъснати експерименти, докато усещате устройството.
• Регулирайте височината на тежестта на махалото, за да промените честотата му на люлеене. Честотата на махалото варира в зависимост от обратната страна на квадратния корен от неговата дължина, така че за да се люлее два пъти по-бързо, дължината между опорната точка и нейния център на масата трябва да бъде 1/4 от първоначалната дължина (което може да не е практичен с този хармонограф). За увеличаване на честотата 3: 2 или 4: 3 тежестите ще бъдат повишени съответно около 19 "или 15", въпреки че вероятно трябва да направите някои тестове за определяне на времето, за да откриете и маркирате тези височини експериментално.
• Експериментирайте с химикалки и маркери от различни видове и цветове. Като цяло широките химикалки или тънките маркери изглежда работят най -добре. Ето някои, които са се справили добре:
• Uniball GEL Impact в сребро, използвайте върху черна или тъмна хартия.
• Pigma Graphic 1 (1,0 мм) в черно, използвайте върху бяла или светла хартия.
• Sakura Identi Pen в черен, лилав и др. Използвайте върху бяла или светла хартия.
• Добавете повече тежест към махалото, за да противодействате на триенето и да направите люлеенето по -дълго. Открих, че 5 lb (2 x 2½) на въртящото се махало и 7½ lb (3 x 2½) на другите две работи доста добре. Обърнете внимание, че добавянето на повече тегло обикновено не променя честотата на махалото.
• Всеки път, когато размахвате махалата, за да направите нов чертеж, относителните фази и амплитуди на всяко махало ще варират. Опитайте някъде въртящото се махало и страничните махала първоначално да правят кръгове в същите или в противоположни посоки. Опитайте някъде страничните махала първоначално да се люлеят във фаза, за да направите диагонална линия.