Három inga rotációs harmonika készítése: 15 lépés

2024 Szerző: Robert Blare | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 07:45

A harmonográf egy mechanikus eszköz, amely lengő inga segítségével rajzol. Ezt a harmonográfot Karl Sims tervezte, de általában úgy gondolják, hogy a harmonográfokat eredetileg 1844 -ben Hugh Blackburn skót matematikus találta fel. Vannak más típusú harmonográfok is, de ez a 3-inga forgó típus sokféle kellemes eredményt ad, és meglehetősen könnyű felépíteni, miután elhatározta magát a kialakításon, és megszerezte a megfelelő anyagokat és eszközöket. Ez egy nagyszerű projekt a gyerekekkel, és végtelen kísérleteket eredményezhet új típusú geometriai minták létrehozásával.

Két oldalsó inga előre -hátra lendül egymással derékszögben, karokkal, amelyek egy tollhoz csatlakoznak. Az egyik mozgatja a tollat egyik oldalról a másikra, a másik pedig elölről hátra a papíron. Egy harmadik "forgó" inga mozgatja a papírt bármely tengelyen vagy körkörös mozdulatokkal, miközben a toll rajzol rá. Mindhárom inga együttes mozdulatai generálják a rajzot.

• 

• 

• 

Lépések

1. lépés Készítsen egy erős asztalt

Ez az asztallap egy 3/4 "vastag rétegelt lemezből készült, 3" x 3 "négyzet alakú. A lábak 1½" x 1½ "négyzet alakúak és körülbelül 37 hüvelyk hosszúak, 1½" x 8 "x 12" fadarabokból vágott háromszög alakú merevítőkkel. a lábakat kissé kinyújtjuk, hogy erőt adjunk az asztalnak, és lehetővé tegyük a forgó inga lengését anélkül, hogy megütné a lábát.

• Először csavarja és/vagy ragasztja a merevítőket a lábakra, majd a tetejüket egy kis szögben vágja össze egy asztallal vagy körfűrésszel.

  

• Állítsa be a lábak hosszát, hogy az asztallap magassága körülbelül 37 legyen.

  

• Ha azt szeretné, hogy az asztal ajtónyílásokon keresztül illeszkedjen anélkül, hogy levenné a lábakat, akkor szükség lehet valamivel rövidebb lábakra és ingara.

  

2. lépés. Fúrjon lyukakat az inga számára

Fúrjon 3 db 3 "átmérőjű lyukat az asztal felületén, hogy az inga átlógjon. A forgó inga furatát minden oldalról körülbelül 8" -os sarokban kell központosítani, közvetlenül az alatta lévő lábtartótól távol. A másik két lyukat a szemközti élek közelében kell elhelyezni, körülbelül 8 "-ra a közös oldalról és 3" -ra a másiktól. Ehhez speciális nagy, kör alakú fúróra lesz szüksége. Alternatív megoldásként először fúrhat egy kisebb lyukat, majd egy szúrófűrésszel szélesebb nyílást vághat le.

Lépés 3. Szereljen két fémlemezt (kb. 1 "x 4") a két oldalsó ingalyuk oldalára, és fúrjon egy kis bemélyedést minden lemez közepébe

• Kezdje a bemélyedést a fémlemezben egy kis fúróval (például 1/8 "), majd folytassa egy nagyobb fúróval (például 1/4"). Ügyeljen arra, hogy ne fúrjon végig.

  

• Ha nem rendelkezik megfelelő fúrópréssel, akkor könnyebb lehet a lemezek bemélyedéseit az asztalra helyezni, miután a támaszpontokat az alábbi kiálló csavarokkal létrehozta, mert később nehezebb lehet pontosan elhelyezni a csavarokat a blokkokban, hogy megfeleljenek a bemélyedések.

4. lépés. Az inga építése

Az ingatengelyek 4 'hosszú 3/4 "átmérőjű fa dübelekből készülnek. Keményfa blokkok, 3/4" x 1½ "tölgy, támasztóként szolgálnak, így az inga minimális súrlódással pihenhet és ringathat az asztalon. két oldalsó inga, használjon 5 "hosszú tömböket, a forgó inga esetében pedig 2" hosszú blokkot. Fúrjon egy 3/4 "lyukat minden blokk közepén, és csavarjon át 1¼" #10 csavart mindkét végén. csavarok az asztalon lévő fémlemezek bemélyedéseiben nyugszanak, hogy ringatás közben a helyükön maradjanak.

5. lépés Helyezzen be egy tiplit a támaszpont blokk 3/4 "-os lyukán keresztül

Ragassza fel és/vagy csavarja be őket úgy, hogy a csavarhegyek a dübel felső végétől 12 "-re legyenek és lefelé nézzenek. Az inga 36" -kal lógjon le az asztal felső felülete alatt, körülbelül 1 "távolságra a padlótól.

6. lépés. Készítse el a kardántengelyt

A forgó inga olyan kardántengely -mechanizmust igényel, amely lehetővé teszi, hogy bármilyen irányba lendüljön. Ez egy nagyméretű fém alátétből készül, amelynek 2½ "külső és 1" belső átmérője van. Az alátét az asztal alól kiálló csavarhegyeken nyugszik, majd az inga az alátéten nyugszik. Fúrjon be pár bemélyedést az alátétbe mindkét oldalon, 90 fokos szögben az oldalak között, hogy két merőleges tengelyen ringathasson.

• Itt vannak a forgó inga gimbal nézetei az asztal felett és alatt. Az alulnézetben vegye figyelembe a tölgyfa tömböket (3/4 "x 1½" x 5 "), amelyek alátámasztják a két csavart (1¾" #10), amelyek felfelé és átlósan kiállnak.

  

Lépés 7. Szükség szerint reszelje le ezeknek a blokkoknak az alsó széleit, hogy az inga ne érje őket ütés közben

Hasonlóképpen reszelje le a támaszpont sarkát, ha szükséges, hogy ne ütközzön az asztalhoz lengés közben.

8. lépés. Rögzítse a súlyokat

A sportáru -boltból származó 2½ font emelő súlyok jól működnek, de jellemzően 1 hüvelykes belső lyukkal rendelkeznek. Egymásba rakhat több súlyt, és összecsúsztathatja őket a 3/4 hüvelykes ingacsapra egy 5 hüvelykes 3/4 "-os fémcső segítségével mellbimbó, 3/4 " - 1" persely csavarozva az alsó végére. A tiplikhez rögzített 1 "acél bilincs rögzíti a súlyokat a lecsúszástól, és lehetővé teszi a súly magasságának könnyű beállítását, hogy különböző lengési frekvenciákat biztosítson.

9. lépés. Hozza létre a papírplatformot

Vágja le kb. 1 "-et a forgó inga dübel tetejéről, így az kissé alacsonyabb, mint a másik kettő. Ezután szereljen fel egy 11" x11 "négyzet alakú vékony 1/8" -es táblát az inga tetejére egy kis tölgyfa tömb segítségével rá van ragasztva a támasztáshoz, 3/4 "lyukkal a dübel számára.

• Tekerjen szalagot a dübel tetejére, hogy szorosan illeszkedjen, vagy egyszerűen ragassza fel.

  

• Használjon két gumiszalagot vagy néhány kapcsot, hogy a papírt a helyén tartsa az emelvényen.

  

10. lépés. Hozza létre a karokat

Csatlakoztasson egy 30 hüvelykes balsa botot minden oldalsó inga tetejéhez egy vékony köröm segítségével. Hajlítsa a szöget kissé előre -hátra a balzsában, hogy a kar simán forogjon, és kissé felfelé és lefelé mozogjon. A körömlyuk lassan lazul tovább a használat során.

11. lépés: Az ábrán látható módon rögzítse a két kart egy duplázott gumiszalaggal

Ne feledje, hogy ha rendszeresen szeretné használni a harmonográfját, például múzeumi környezetben, akkor szükség lehet egy robusztusabb megoldásra ezekre a karokra, amelyek nem kopnak olyan gyorsan.

12. lépés Divatos tolltartó

Egyszerű tolltartó készítéséhez fúrjon 1/2 hüvelykes lyukat az egyik kar végére, és vágja le körülbelül 4 hüvelyknyire a kar közepén, hogy ruhaszegszerű eszközt készítsen. Alternatív megoldásként csak egy valódi ruhaszegecset ragaszthat az egyik kar végére. Mindkét verzió képe látható.

13. lépés. Készítse el a toll emelőjét

Kényelmes, ha a tollat óvatosan felemelheti és leengedheti anélkül, hogy megzavarná az inga mozgását. Ehhez helyezzen be egy 30 hüvelykes rudat az asztal közepéhez közeli lyukba, olyan messze a papírtálcától, hogy azt ne érje el (kb. 12 hüvelykre a forgó ingalyuktól).

14. lépés: Rögzítsen egy tölgyfa tömböt az asztal alá a mélyebb lyuk és a jobb támasztás érdekében

15. lépés. Húzzon egy zsinórt a balsa karokhoz, ahol össze vannak kötve, vezesse át a rúd tetején lévő csavaros szemen, majd vissza egy kis elakadásgátlóhoz vagy horonyhoz, ahol a tollat a papír fölött tudja tartani amíg nem áll készen arra, hogy leengedje

Videó - A szolgáltatás használatával bizonyos információk megoszthatók a YouTube -lal

Eredmények

• A dolgok leegyszerűsítése érdekében lezárhatja a forgó ingat, ha leoldja ezt a súlyt, hogy a padlóra támaszkodjon, és egyáltalán megakadályozza a papírplatform lengését. A kezdéshez rögzítse a többi súlyzót a legalacsonyabb helyzetben, mivel a lassú tollsebesség simább vonalakat eredményez. Ha a másik két inga ugyanabban a frekvenciában együtt lendül, akkor egyszerű körök, ellipszisek vagy vonalak mintáit kapja. Ha frekvenciájuk kissé eltér, akkor a minta lassan körökről vonalakra és visszafelé változik, ahogy bomlik, ami szemszerű mintákat eredményez. Ha a frekvenciák nagyon eltérőek, kaotikus megjelenésű eredményeket kaphat. Ha azonban olyan pozíciót talál, amely közel van a frekvenciák "harmonikus" arányához, például 3: 2 vagy 4: 3, kellemes Lissajous-figurákat, nyolcas figurákat vagy halszerű alakzatokat kaphat.
• A 3. forgó inga hatása növeli a lehetséges eredmények változatosságát. A legjobb tervek egyike akkor fordul elő, ha a három inga mindegyike hasonló, de kissé eltérő frekvencián leng, miközben a forgó inga körkörös mozdulatokkal leng. Ne feledje, hogy a forgó inga tetején lévő papírlap tömege kissé lassabb lengést okoz, amikor minden súly a legalacsonyabb helyzetben van, ezért emelje meg kissé, ha azt szeretné, hogy megfeleljen a másik frekvenciájának. kettő.
• Különböző csillag alakú kivitelek készíthetők úgy, hogy súlyokat emelnek mindkét oldalsó ingen, vagy csak a forgó ingán, hogy harmonikus frekvenciaviszonyokat biztosítsanak. A 3: 2 arány gyakran 5-hegyes csillagokat eredményez, a 4: 3 arány pedig 7-hegyes csillagformákat eredményez.

Tippek

• A papír és a toll helyett próbáljon ki egy tálcát finom homokkal vagy porral, valamint szöget vagy éles rudat. A minták állandók, de lehetővé teszik a folyamatos kísérletezést, miközben megérzik az eszközt.
• Állítsa be az inga súlymagasságát a lengési gyakoriság megváltoztatásához. Az inga gyakorisága a hosszának négyzetgyökének fordítottjával változik, így kétszer olyan gyors lendüléshez a támaszpont és a tömegközéppont közötti hossza az eredeti hossz 1/4-e lehet (ami nem praktikus ezzel a harmonográffal). 3: 2 vagy 4: 3 gyakoriságnövekedés esetén a súlyokat 19, illetve 15 hüvelyk körül emelnék, bár valószínűleg időzítési teszteket kell végeznie, hogy ezeket a magasságokat kísérletileg megtalálja és megjelölje.
• Kísérletezzen különböző típusú és színű tollakkal és jelölőkkel. Általában széles tollak vagy vékony markerek tűnnek a legjobban. Íme néhány, ami jól sikerült:
• Uniball GEL Impact in Silver, fekete vagy sötét papírra használható.
• Pigma Graphic 1 (1,0 mm) fekete, fehér vagy világos papírra használható.
• Sakura Identi toll fekete, lila stb. Fehér vagy világos papírra.
• A súrlódás ellensúlyozása és a lengés tovább tartása érdekében tegyen nagyobb súlyt az inga számára. Azt tapasztaltam, hogy a forgó inga 5 lb (2 x 2½), a másik kettő pedig 7½ lb (3 x 2½) elég jól működik. Ne feledje, hogy a nagyobb súly hozzáadása általában nem változtatja meg az inga gyakoriságát.
• Minden alkalommal, amikor az ingát új rajz elkészítéséhez forgatja, az egyes inga relatív fázisai és amplitúdói változnak. Próbálja ki valahol, hogy a forgó inga és az oldalsó inga kezdetben azonos vagy ellentétes irányú köröket csinál. Próbáljon meg valahol, ahol az oldalsó inga kezdetben fázisban leng, hogy átlós vonalat alkosson.