نحوه ساخت هارمونوگراف روتاری سه آونگ: 15 مرحله

2024 نویسنده: Robert Blare | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 07:38

هارمونوگراف یک دستگاه مکانیکی است که از پاندول های تاب دار برای ترسیم تصاویر استفاده می کند. این هارمونوگراف خاص توسط کارل سیمز طراحی شده است اما به طور کلی هارمونوگراف ها در اصل در سال 1844 توسط ریاضیدان اسکاتلندی هیو بلکبرن اختراع شده است. انواع دیگری از هارمونوگراف ها وجود دارد ، اما این نوع چرخشی 3 پاندولی طیف گسترده ای از نتایج دلپذیر را ارائه می دهد و پس از اتمام طراحی و به دست آوردن مواد و ابزار مناسب ، ساخت آن بسیار آسان است. این یک پروژه عالی برای کودکان است و می تواند منجر به آزمایشات بی پایان ایجاد انواع جدیدی از طرح های هندسی شود.

دو پاندول جانبی در حالی که بازوها به قلم متصل می شوند با زاویه ای راست به یکدیگر به جلو و عقب می چرخند. یکی قلم را از پهلو به پهلو و دومی آن را از جلو به عقب روی کاغذ حرکت می دهد. سومین پاندول "چرخشی" کاغذ را با چرخاندن روی هر محور یا حرکات دایره ای ، در حالی که قلم روی آن نقاشی می کند ، حرکت می دهد. حرکتهای ترکیبی هر سه پاندول ، نقاشی حاصله را ایجاد می کند.

• 

• 

• 

مراحل

مرحله 1. یک میز محکم بسازید

این میز یک مربع 3 x 3 of از 3/4 "ضخامت تخته سه لا است. پاها 1 ½" x 1 ½ "مربع و حدود 37" طول ، با مهاربندهای مثلثی شکل از قطعات چوبی 1 ½ "x 8" 12 12 "بریده شده است. پاها کمی پهن می شوند تا به میز استحکام ببخشد و اجازه دهد پاندول دوار بدون ضربه به پهلو بچرخد.

• ابتدا مهاربندها را به پاها بچسبانید و یا بچسبانید و سپس با یک میز یا اره مدور ، قسمت بالایی آنها را با زاویه کمی به هم بچسبانید.

  

• طول پاها را طوری تنظیم کنید که ارتفاع بالای میز حدود 37 اینچ شود.

  

• اگر می خواهید بدون برداشتن پاها بتوانید میز را از در ورودی قرار دهید ، ممکن است به پاها و پاندول های کوتاه تری نیاز داشته باشید.

  

مرحله 2. سوراخ هایی برای پاندول ها ایجاد کنید

3 سوراخ به قطر 3 اینچ از طریق سطح میز بکشید تا پاندول ها از آن آویزان شوند. سوراخ پاندول دوار باید در گوشه ای در حدود 8 "اینچ از هر طرف ، درست از بند ساق پا در زیر آن متمرکز باشد. دو سوراخ دیگر باید در نزدیکی لبه های مخالف ، حدود 8 "از طرف مشترک و 3" از طرف دیگر ، تراز شوند. برای این کار به یک مته مخصوص دایره ای بزرگ نیاز دارید. متناوباً می توانید ابتدا یک سوراخ کوچکتر ایجاد کنید ، و سپس با یک اره منبت کاری اره مویی دهانه وسیع تری را برش دهید.

مرحله 3. دو صفحه فلزی (حدود 1 ¼ "4" ") در دو سوراخ جانبی پاندول جانبی نصب کنید و یک تورفتگی کوچک در مرکز هر صفحه ایجاد کنید

• تورفتگی را در صفحه فلزی با یک مته کوچک (مانند 1/8 اینچ) شروع کنید و سپس با یک بیت بزرگتر (مانند 1/4 اینچ) ادامه دهید. مراقب باشید که تا انتها تمرین نکنید.

  

• مگر اینکه یک پرس مته خوب داشته باشید ، بعد از ایجاد بلوک های تکیه گاه با پیچ های بیرون زده در زیر ، قرار گرفتن تورفتگی صفحات بر روی میز آسان تر خواهد بود ، زیرا قرار گرفتن دقیق پیچ ها در بلوک ها بعداً برای هماهنگی با آنها دشوارتر است. تورفتگی ها

مرحله 4. پاندول ها را بسازید

شفت های آونگ از رولپلاک چوبی با طول 4 اینچ 3/4 اینچ ساخته شده است. بلوک های چوب سخت ، بلوط 3/4 "x 1½" ، به عنوان تکیه گاه استفاده می شوند تا پاندول ها بتوانند با حداقل اصطکاک روی میز استراحت کرده و تکان بخورند. دو پاندول جانبی ، از بلوک های 5 اینچی استفاده کنید ، و برای پاندول دوار ، از یک بلوک بلند 2 اینچی استفاده کنید. یک سوراخ 3/4 اینچی را در مرکز هر بلوک ایجاد کنید ، و در هر انتهای آن پیچ های 1¼ " #10 را پیچ کنید. نکات پیچ ها در فرورفتگی صفحات فلزی روی میز قرار می گیرند تا در هنگام تکان خوردن در جای خود قرار گیرند.

مرحله 5. یک رولپلاک را از طریق سوراخ 3/4 اینچی در هر بلوک تکیه گاه وارد کنید

آنها را بچسبانید و/یا پیچ کنید به طوری که نوک پیچ از انتهای بالای رولپلاک 12 اینچ و رو به پایین باشد. پاندول باید 36 اینچ در زیر سطح بالای میز با فاصله 1 اینچی از کف آویزان باشد.

مرحله 6. گیمبال را بسازید

پاندول دوار به مکانیزم گیمبال نیاز دارد که به آن اجازه می دهد در هر جهتی بچرخد. این دستگاه از یک واشر فلزی بزرگ با قطر داخلی 2 اینچ و 1 اینچ داخلی ساخته شده است. ماشین لباسشویی بر روی نوک پیچ هایی که از زیر میز بیرون زده است ، تکیه می کند و سپس پاندول روی واشر قرار می گیرد. دو جفت تورفتگی را در هر طرف از واشر با فاصله 90 درجه بین دو طرف بچرخانید تا در دو محور عمود تکان بخورد.

• در اینجا نماهایی از گیمبال پاندول دوار از بالا و پایین جدول آمده است. در نمای زیر ، بلوک های بلوط (3/4 "x 1½" x 5 ") را که از دو پیچ (1¾" #10) که به سمت بالا و مورب بیرون زده اند ، پشتیبانی می کنند.

  

مرحله 7. لبه های پایینی این بلوک ها را در صورت نیاز به پایین بریزید تا پاندول هنگام تاب خوردن به آنها برخورد نکند

به همین ترتیب در صورت لزوم گوشه های بلوک تکیه گاه را پایین بیاورید تا هنگام چرخش به میز برخورد نکند.

مرحله 8. وزنه ها را وصل کنید

بلند کردن وزنه از یک فروشگاه لوازم ورزشی خوب است ، اما معمولاً دارای یک سوراخ داخلی 1 اینچی است. می توانید چندین وزنه را روی هم بچسبانید و با استفاده از یک لوله فلزی 5 اینچی به طول 3/4 اینچ ، آنها را روی یک رولپلاک آونگ 3/4 اینچی کنار هم بکشید. نوک سینه ، با بوش 3/4 "تا 1" در انتهای پایینی پیچ شده است. گیره فولادی 1 اینچی متصل به رولپلاک وزنه ها را از بین می برد و اجازه تنظیم آسان وزن را می دهد تا فرکانس های مختلف نوسان را ایجاد کند.

مرحله 9. بستر کاغذی را ایجاد کنید

حدود 1 اینچ را از بالای رولپلاک دوار برش دهید ، بنابراین کمی پایین تر از دو رولپلاک دیگر است. سپس با استفاده از یک بلوک بلوط کوچک ، یک مربع 11 اینچی با ابعاد 1/8 اینچ نازک را به بالای این پاندول نصب کنید. برای پشتیبانی به آن چسبانده شده است ، با یک سوراخ 3/4 اینچی برای رولپلاک.

• مقداری نوار را در قسمت بالای رولپلاک بپیچید تا محکم شود یا فقط آن را بچسبانید.

  

• از دو نوار لاستیکی یا چند گیره برای نگه داشتن کاغذ روی سکوی خود استفاده کنید.

  

مرحله 10. بازوها را ایجاد کنید

یک چوب بالسای بلند 30 اینچی را با استفاده از یک میخ نازک به بالای هر پاندول جانبی وصل کنید. میخ را در بالسا کمی به جلو و عقب خم کنید تا بازو به آرامی بچرخد و کمی بالا و پایین حرکت کند. سوراخ ناخن به آرامی شل می شود بیشتر در طول استفاده

مرحله 11. مطابق شکل ، دو بازو را با یک نوار لاستیکی دو طرفه به هم وصل کنید

توجه داشته باشید که اگر قصد دارید به طور منظم از هارنوگراف خود استفاده کنید ، مانند محیط موزه ، ممکن است راه حل قوی تری برای این بازوها که به سرعت نمی پوشند ضروری باشد.

مرحله 12. نگهدارنده قلم را مد کنید

برای ساختن یک قلم گیر ساده ، یک سوراخ 1/2 اینچی در انتهای یک بازو ایجاد کنید و حدود 4 اینچ را در وسط بازو برش دهید تا یک وسیله شبیه سنجاق لباس ایجاد کنید. روش دیگر ، فقط یک سنجاق لباس واقعی را به انتهای یکی از بازوها بچسبانید. تصاویر هر دو نسخه نشان داده شده است.

مرحله 13. قلم را بلند كنید

راحت است که بتوانید قلم را به آرامی بالا ببرید و پایین بیاورید و حرکت پاندول ها را مختل نکنید. برای انجام این کار ، یک قطب 30 اینچی را در سوراخی نزدیک مرکز میز قرار دهید ، آنقدر از سکوی کاغذی فاصله بگیرید که به آن ضربه وارد نشود (حدود 12 اینچ از سوراخ پاندول دوار).

مرحله 14. بلوک بلوط را زیر میز برای سوراخ عمیق تر و پشتیبانی بهتر وصل کنید

مرحله 15. یک ریسمان را به بازوهای بالسا که در آن به هم متصل شده اند ببندید ، آن را از طریق یک پیچ پیچ در بالای قطب هدایت کنید و به یک شکاف یا شیار کوچک مربا برگردید ، جایی که می تواند قلم را در بالای کاغذ نگه دارد تا زمانی که آماده پایین آوردن آن باشید

ویدئو - با استفاده از این سرویس ، ممکن است برخی از اطلاعات با YouTube به اشتراک گذاشته شود

نتایج

• برای ساده تر شدن کار ، می توانید پاندول دوار را با باز نکردن وزن آن قفل کنید تا روی زمین قرار بگیرد و از چرخش روی سکوی کاغذی به هیچ وجه جلوگیری کند. سایر وزنه ها را برای شروع در پایین ترین حالت قرار دهید ، زیرا سرعت قلم آهسته تر باعث ایجاد خطوط صاف تر می شود. اگر دو پاندول دیگر در یک فرکانس یکسان حرکت کنند ، الگوهای ساده ای از دایره ها ، بیضی ها یا خطوط به دست می آید. اگر فرکانس آنها کمی متفاوت باشد ، الگو به آرامی از دایره ها به خطوط تغییر می کند و با پوسیدگی دوباره به عقب برمی گردد ، که باعث ایجاد طرح هایی شبیه چشم می شود. هنگامی که فرکانس ها بسیار متفاوت هستند ، ممکن است به نتایج آشفته ای برسید. با این حال ، اگر موقعیتی پیدا کنید که نزدیک به نسبت "هارمونیک" فرکانس هایی مانند 3: 2 یا 4: 3 باشد ، می توانید چهره های دلپذیر Lissajous ، هشتگ های فیگور یا اشکال شبیه ماهی دریافت کنید.
• تأثیر پاندول دوار 3 تنوع نتایج احتمالی را افزایش می دهد. برخی از بهترین طرح ها زمانی رخ می دهند که سه پاندول همه در فرکانس های مشابه اما کمی متفاوت تاب می خورند و پاندول دوار به صورت دورانی به دور خود می چرخد. توجه داشته باشید که جرم سکوی کاغذی در بالای پاندول دوار باعث می شود وقتی همه وزنه ها در پایین ترین حالت خود قرار دارند با فرکانس کمی کندتری حرکت کند ، بنابراین اگر می خواهید آن را با فرکانس دیگری مطابقت دهید ، آن را کمی بالا می برید. دو
• طرح های مختلف به شکل ستاره را می توان با بالا بردن وزنه بر روی هر دو پاندول جانبی یا فقط یک پاندول چرخشی انجام داد تا نسبت فرکانس هارمونیک به دست آید. نسبت 3: 2 اغلب به ستاره های 5 نقطه ای منجر می شود و نسبت 4: 3 به شکل ستاره های 7 نقطه ای می انجامد.

نکات

• به جای کاغذ و قلم ، یک سینی ماسه یا پودر خوب و یک میخ یا چوب تیز را امتحان کنید. الگوها دائمی نیستند اما امکان آزمایش مداوم را در حین احساس در مورد دستگاه فراهم می کند.
• ارتفاع وزن یک پاندول را تغییر دهید تا فرکانس چرخش آن تغییر کند. فرکانس یک پاندول با معکوس ریشه مربع طول آن متفاوت است ، بنابراین برای نوسان سریعتر ، طول بین تکیه گاه و مرکز جرم آن باید 1/4 طول اصلی باشد (که ممکن است با این هارمونوگراف عملی نیست). برای افزایش فرکانس 3: 2 یا 4: 3 ، وزنه ها به ترتیب در حدود 19 اینچ یا 15 اینچ افزایش می یابند ، اگرچه احتمالاً باید برخی از آزمایش های زمان بندی را برای یافتن و علامت گذاری این ارتفاعات به صورت تجربی انجام دهید.
• قلم ها و نشانگرها را در انواع و رنگ های مختلف آزمایش کنید. به طور کلی به نظر می رسد قلم های پهن یا نشانگرهای نازک بهترین کار را می کنند. در اینجا برخی از مواردی که به خوبی کار کرده اند آورده شده است:
• GEL Uniball GEL Impact در نقره ای ، روی کاغذ سیاه یا تیره استفاده کنید.
• Pigma Graphic 1 (1.0 میلی متر) به رنگ مشکی ، روی کاغذ سفید یا روشن استفاده کنید.
• قلم Sakura Identi به رنگ مشکی ، بنفش و … روی کاغذ سفید یا روشن استفاده کنید.
• برای مقابله با اصطکاک و دوام بیشتر تاب خوردن ، وزن بیشتری را به یک پاندول اضافه کنید. من دریافتم که 5 پوند (2 ½ 2 ½) در پاندول دوار و 7 ½ پوند (3 ½ 2 ½) در دو مورد دیگر نسبتاً خوب کار می کند. توجه داشته باشید که افزودن وزن بیشتر به طور کلی فرکانس پاندول را تغییر نمی دهد.
• هر بار که پاندول ها را برای ایجاد یک نقاشی جدید بچرخانید ، فازها و دامنه های نسبی هر پاندول متفاوت خواهد بود. سعی کنید پاندول دوار و پاندول های جانبی در ابتدا در یک جهت یا در جهت مخالف دایره ایجاد کنند. جایی را امتحان کنید که پاندول های جانبی در ابتدا در حال چرخش هستند و یک خط مورب ایجاد می کنند.