Cum se face un armonograf rotativ cu trei pendule

Un armonograf este un dispozitiv mecanic care folosește leagănpendulea desena poze. 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 și 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. Una mută 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.

Pași

1. unu Construiește o masă robustă . Acest blat de masă este un pătrat de 3'x3 'din placaj gros de 3/4'. Picioarele sunt 1½ 'x 1½' pătrate și aproximativ 37 'lungime, 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 bretele de picioare, apoi tăiați vârfurile împreună la un unghi ușor cu o masă sau un ferăstrău circular.
   • Reglați lungimile piciorului pentru a da o înălțime de masă de aproximativ 37 '.
   • Dacă doriți să vă puteți așeza masa prin ușă fără a scoate picioarele, este posibil să aveți nevoie de picioare și pendule puțin mai scurte.
2. 2 Gauri de burghiu pentru pendule. Găuriți 3 găuri cu diametrul de 3 'pe suprafața mesei pentru ca pendulele să atârne. Orificiul pentru pendulul rotativ ar trebui să fie centrat într-un colț la aproximativ 8 'de fiecare parte, doar la distanță de bretele de dedesubt. Celelalte două găuri ar trebui aliniate lângă marginile opuse, la aproximativ 8 'de partea comună și la 3' de cealaltă. Pentru aceasta, veți avea nevoie de un burghiu special circular mare. Alternativ, puteți să faceți mai întâi o gaură mai mică și apoi să tăiați o deschidere mai largă cu un ferăstrău.
3. 3 Montați două plăci metalice (aproximativ 1¼ 'x 4') pe părțile laterale ale 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.
   • Dacă nu aveți o presă de găurit bună, poate fi mai ușor să poziționați indentările plăcilor pe masă după ce creațipunct de sprijinblocuri 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.
4. 4 Construiește pendulele. Arborii pendulului sunt realizați din dibluri din lemn cu diametrul de 4 'lungime 3/4'. Blocurile de lemn de esență tare, stejar de 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. Pentru cele două pendule laterale, utilizați blocuri lungi de 5 ', iar pentru pendulul rotativ, utilizați un bloc lung de 2¼'. Găuriți o gaură de 3/4 'prin centrul fiecărui bloc și înșurubați șuruburile 1¼' # 10 prin fiecare capăt. Vârfurile șuruburilor vor sta în indentările plăcilor metalice de pe masă pentru a le menține în poziție în timpul balansării.
5. 5 Introduceți o diblă prin orificiul de 3/4 'din 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. Pendulul ar trebui să atârne în jos 36 'sub suprafața superioară a mesei, cu o distanță de aproximativ 1' față de podea.
6. 6 Construiește cardanul. Pendulul rotativ are nevoie de un mecanism cardanic care să îi permită să se balanseze în orice direcție. Acesta este realizat 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, observați blocurile de stejar (3/4 'x 1½' x 5 ') care susțin cele două șuruburi (1¾' # 10) care ies în sus și în diagonală.
7. 7 Așezați 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 când se leagănă.
8. 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 'folosind un mamelon de țeavă metalică lung de 5' 3/4 ', cu o bucșă de 3/4' până la 1 'înșurubată pe 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.
9. 9 Creați platforma de hârtie. Tăiați aproximativ 1 'din partea superioară a diblului pendulului rotativ, 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 de sus 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.
   • Utilizați două benzi de cauciuc sau câteva agrafe pentru a ține hârtia în poziție pe platformă.
10. 10 Creează brațele. Conectați un băț de balsa lung de 30 'la partea superioară a fiecărui pendul lateral folosind o 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 în timpul utilizării.
11. unsprezece 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.
12. 12 Modifică un suport 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 face un dispozitiv de tip pin. Alternativ, lipiți doar un știft adevărat la capătul unuia dintre brațe. Sunt prezentate imagini ale ambelor versiuni.
13. 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).
14. 14 Atașați un bloc de stejar sub masă pentru o gaură mai adâncă și un sprijin mai bun.
15. cincisprezece Legați un șir de brațele de balsa unde sunt conectate între ele, conduceți-l printr-un ochi cu șurub în partea de sus a stâlpului și înapoi în jos la o mică clemă sau canelură de gem, unde poate ține stiloul în poziție deasupra hârtiei, până când sunteți gata să-l coboare. Publicitate

Întrebări și răspunsuri ale comunității

Căutare Adăugați o întrebare nouă

• Întrebare Ce este lungimea și lățimea mesei? LeahlovesDumnezeu Top Answerer Lungimea este cea mai lungă măsurare a tabelului. Lățimea este lățimea, cele două laturi ale mesei mai scurte.

Pune o întrebare 200 de caractere rămase Include adresa ta de e-mail pentru a primi un mesaj la răspunsul la această întrebare. Trimite
Publicitate

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 balansarea platformei 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 în timp 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 apropiată 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 toate cele trei pendule se leagănă la frecvențe similare, dar ușor diferite, cu pendulul rotativ care se învârte într-o mișcare circulară. Rețineți că masa platformei de hârtie din partea de sus a pendulului rotativ determină să se balanseze la o frecvență ușor mai lentă atunci când toate greutățile sunt la poziția lor cea mai mică, așa că ați ridica-o ușor pe aceasta 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 stele 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, astfel încât 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 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, utilizat 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.

Publicitate Trimiteți un sfat Toate trimiterile de sfaturi sunt examinate cu atenție înainte de a fi publicate Vă mulțumim că ați trimis un sfat pentru revizuire!

Lucruri de care ai nevoie

• Cherestea:
  • 1 placaj 3/4 'x 3'x3' pentru blatul mesei
  • 4 1½ 'x 1½' x 40 'pentru picioare (aproximativ 14' în total)
  • 4 1½ 'x 8' x 12 'pentru bretele piciorului (aproximativ 4' în total)
  • 4 dibluri 3/4 'x 4' pentru pendul și ridicator stilou
  • 1 3/4 'x 1½' x 30 'stejar de tăiat pentru suporturile pendulului și altele
  • 1 tablă de 11 'x 11' x 1/8 'pentru platformă pentru a ține hârtia
• Magazin de hardware:
  • 3 sferturi de țevi metalice lungi de 3 3/4 'x 5' (secțiunea de instalații sanitare)
  • 3 bucșe de țevi metalice de 3 3/4 'până la 1'
  • 3 cleme de oțel de 1 '
  • 4 plăci metalice 1 1 x 4 x (sau 2 plăci 1 1 x 8 x tăiate în jumătate)
  • 1 șaibă metalică mare cu diametru exterior de 2½ ', diametru interior de 1', pentru cardan
  • 1 ochi cu șurub pentru ridicator stilou
  • Diverse burghie: 3 'circulare, 3/4', 1/8 'etc.
  • Diverse șuruburi # 10 (1 ', 1¼', 1½ ', 1¾', 2 ', 3')
  • Câteva unghii subțiri
  • Instrumente: burghiu, ferăstrău, ciocan, măsurătoare cu bandă, pila, șmirghel etc.
• Magazin de articole sportive:
  • 2½ lb greutăți cu 1 'gaură, 8 până la 12 dintre ele
• Magazin de consumabile de artă:
  • 2 1/2 1/2 x 1/4 'x 30' balsa (și poate o rezervă sau două)
  • Diferite pixuri, cum ar fi: Argint Uni-Ball GEL Impact, Pigma Graphic 1 (1,0 mm) și Sakura Identi Pen.
  • Niște șnururi și benzi de cauciuc
  • Hârtie, 8½ 'x 11' (sau 9 'x 12') unele negre, altele albe