Ο αρμονόγραφος είναι μια μηχανική συσκευή που χρησιμοποιεί εκκρεμές για να σχεδιάζει εικόνες. Ο συγκεκριμένος αρμονόγραφος σχεδιάστηκε από τον Karl Sims, αλλά οι αρμονόγραφοι γενικά πιστεύεται ότι εφευρέθηκαν αρχικά το 1844 από τον Σκωτσέζο μαθηματικό Χιου Μπλάκμπερν. Υπάρχουν και άλλοι τύποι αρμονόγραφων, αλλά αυτός ο περιστροφικός τύπος με 3 εκκρεμές δίνει μια μεγάλη ποικιλία ευχάριστων αποτελεσμάτων και είναι αρκετά εύκολο να κατασκευαστεί αφού καταλήξετε σε ένα σχέδιο και έχετε αποκτήσει τα κατάλληλα υλικά και εργαλεία. Αυτό είναι ένα εξαιρετικό έργο για παιδιά και μπορεί να οδηγήσει σε ατελείωτα πειράματα που δημιουργούν νέους τύπους γεωμετρικών σχεδίων.
Δύο πλευρικά εκκρεμές κινούνται μπρος -πίσω σε ορθή γωνία μεταξύ τους με τα χέρια να συνδέονται με ένα στυλό. Το ένα μετακινεί το στυλό από τη μία πλευρά στην άλλη και το δεύτερο το μετακινεί από μπροστά προς τα πίσω στο χαρτί. Ένα τρίτο «περιστροφικό» εκκρεμές κινεί το χαρτί περιστρέφοντας σε οποιονδήποτε άξονα ή με κυκλικές κινήσεις, ενώ το στυλό σχεδιάζει πάνω του. Οι συνδυασμένες κινήσεις και των τριών εκκρεμών δημιουργούν το σχέδιο που προκύπτει.
-
Harmograph1_164 -
Harmonograph2_854 -
Harmonograph3_311
Βήματα
Βήμα 1. Φτιάξτε ένα στιβαρό τραπέζι
Αυτό το τραπέζι είναι ένα τετράγωνο 3'x3 'από κόντρα πλακέ πάχους 3/4 ". Τα πόδια είναι 1½" x 1½ "τετράγωνο και περίπου 37" μήκος, με τριγωνικά σιδεράκια κομμένα από ξύλινα κομμάτια 1½ "x 8" x 12 ". Το Τα πόδια ανοίγουν ελαφρώς για να δώσουν δύναμη στο τραπέζι και να επιτρέψουν στο περιστροφικό εκκρεμές να κουνηθεί χωρίς να χτυπήσει ένα πόδι.
-
Βιδώστε ή/και κολλήστε τα σιδεράκια στα πόδια και στη συνέχεια κόψτε τις κορυφές τους μαζί σε μικρή γωνία με ένα τραπέζι ή ένα κυκλικό πριόνι.
Φτιάξτε μια περιστροφική αρμονόγραφο τριών εκκρεμών Βήμα 1 Σφαίρα 1 -
Ρυθμίστε τα μήκη των ποδιών για να δώσετε ένα ύψος τραπεζιού περίπου 37.
Φτιάξτε μια περιστροφική αρμονόγραφο τριών εκκρεμών Βήμα 1 Σφαίρα 2 -
Εάν θέλετε να μπορείτε να τοποθετήσετε το τραπέζι από τις πόρτες χωρίς να βγάζετε τα πόδια, μπορεί να χρειαστείτε ελαφρώς πιο κοντά πόδια και εκκρεμές.
Φτιάξτε ένα περιστροφικό αρμονόγραφο τριών εκκρεμών Βήμα 1 Σφαίρα 3
Βήμα 2. Ανοίξτε τρύπες για τα εκκρεμή
Τρυπήστε 3 τρύπες διαμέτρου 3 "μέσω της επιφάνειας του τραπεζιού για να κρεμαστούν τα εκκρεμές. Η τρύπα για το περιστροφικό εκκρεμές πρέπει να βρίσκεται στο κέντρο σε μια γωνία περίπου 8" από κάθε πλευρά ακριβώς μακριά από το στήριγμα ποδιών από κάτω. Οι άλλες δύο οπές πρέπει να ευθυγραμμιστούν κοντά στις απέναντι άκρες, περίπου 8 "από την κοινή πλευρά και 3" από την άλλη. Θα χρειαστείτε ένα ειδικό μεγάλο κυκλικό τρυπάνι για αυτό. Εναλλακτικά, μπορείτε πρώτα να ανοίξετε μια μικρότερη τρύπα και στη συνέχεια να κόψετε ένα ευρύτερο άνοιγμα με ένα παζλ.
Βήμα 3. Τοποθετήστε δύο μεταλλικές πλάκες (περίπου 1¼ "x 4") στις πλευρές των δύο πλευρικών οπών εκκρεμούς και τρυπήστε μια μικρή εσοχή στο κέντρο κάθε πλάκας
-
Ξεκινήστε την εσοχή στη μεταλλική πλάκα με ένα μικρό τρυπάνι (όπως 1/8 ") και στη συνέχεια συνεχίστε με ένα μεγαλύτερο κομμάτι (όπως 1/4"). Προσέξτε να μην τρυπήσετε σε όλη τη διαδρομή.
Φτιάξτε μια περιστροφική αρμονόγραφο τριών εκκρεμών Βήμα 3 Σφαίρα 1 - Εκτός αν έχετε καλή πρέσα τρυπανιών, μπορεί να είναι ευκολότερο να τοποθετήσετε τις εγκοπές των πλακών στο τραπέζι αφού δημιουργήσετε τα μπλοκ στήριξης με προεξέχουσες βίδες παρακάτω, επειδή μπορεί να είναι πιο δύσκολο να τοποθετήσετε με ακρίβεια τις βίδες στα μπλοκ αργότερα για να ευθυγραμμίσετε οι εσοχές.
Βήμα 4. Δημιουργήστε τα εκκρεμή
Οι εκκρεμείς άξονες είναι κατασκευασμένοι από ξύλινους πείρους διαμέτρου 4 '3/4 ". Μπλοκ από ξύλο ξύλου, δρυς 3/4" x 1½ ", χρησιμοποιούνται ως στήριγμα, έτσι ώστε τα εκκρεμή να μπορούν να ακουμπούν και να λικνίζονται στο τραπέζι με ελάχιστη τριβή. δύο πλευρικά εκκρεμές, χρησιμοποιήστε μεγάλα μπλοκ 5 "και για το περιστροφικό εκκρεμές, χρησιμοποιήστε ένα μακρύ μπλοκ 2 ¼". Ανοίξτε μια τρύπα 3/4 "στο κέντρο κάθε μπλοκ και βιδώστε βίδες 1 ¼" #10 σε κάθε άκρο. Οι βίδες θα ακουμπήσουν στις εσοχές των μεταλλικών πλακών στο τραπέζι για να τις κρατήσουν στη θέση τους ενώ κουνιούνται.
Βήμα 5. Εισάγετε έναν πείρο μέσα από την τρύπα 3/4 "σε κάθε μπλοκ στηρίγματος
Κολλήστε και/ή βιδώστε τα έτσι ώστε οι άκρες των βιδών να είναι 12 "από το επάνω άκρο του πείρου και στραμμένες προς τα κάτω. Το εκκρεμές πρέπει να κρέμεται 36" κάτω από την επάνω επιφάνεια του τραπεζιού με απόσταση περίπου 1 "από το πάτωμα.
Βήμα 6. Φτιάξτε το gimbal
Το περιστροφικό εκκρεμές χρειάζεται έναν μηχανισμό gimbal που του επιτρέπει να κινείται προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Είναι κατασκευασμένο από ένα μεγάλο μεταλλικό πλυντήριο με 2½ "εξωτερική και 1" εσωτερική διάμετρο. Το πλυντήριο στηρίζεται σε άκρες βιδών που προεξέχουν από κάτω από το τραπέζι και στη συνέχεια το εκκρεμές στηρίζεται στη ροδέλα. Τρυπήστε ζεύγη εγκοπών στο πλυντήριο σε κάθε πλευρά, σε απόσταση 90 μοιρών μεταξύ των πλευρών, για να επιτρέψετε να κουνιούνται σε δύο κάθετους άξονες.
-
Εδώ είναι προβολές του περιστροφικού εκκρεμούς gimbal από πάνω και κάτω από τον πίνακα. Στην όψη από κάτω, σημειώστε τα μπλοκ δρυός (3/4 "x 1½" x 5 ") που υποστηρίζουν τις δύο βίδες (1¾" #10) που προεξέχουν προς τα πάνω και διαγώνια.
Φτιάξτε μια περιστροφική αρμονόγραφο τριών εκκρεμών Βήμα 6 Σφαίρα 1
Βήμα 7. Καταχωρήστε τις κάτω άκρες αυτών των μπλοκ, όπως απαιτείται, έτσι ώστε το εκκρεμές να μην τα χτυπά όταν κουνιέται
Ομοίως, καταχωρίστε τις γωνίες του μπλοκ στηρίγματος, εάν είναι απαραίτητο, ώστε να μην χτυπήσει το τραπέζι όταν ταλαντεύεστε.
Βήμα 8. Συνδέστε τα βάρη
2 κιλά σηκώνοντας βάρη από κατάστημα αθλητικών ειδών λειτουργούν καλά, αλλά συνήθως έχουν εσωτερική τρύπα 1 ". Μπορείτε να στοιβάζετε πολλά βάρη και να τα σύρετε μαζί στον πείρο εκκρεμούς 3/4" χρησιμοποιώντας μεταλλικό σωλήνα μήκους 5 "3/4" θηλή, με έναν δακτύλιο 3/4 "έως 1" βιδωμένο στο κάτω άκρο. Ένας χαλύβδινος σφιγκτήρας 1 "προσαρτημένος στον πείρο διορθώνει τα βάρη από την ολίσθηση και επιτρέπει την εύκολη ρύθμιση του ύψους του βάρους για να δώσει διαφορετικές συχνότητες περιστροφής.
Βήμα 9. Δημιουργήστε την πλατφόρμα χαρτιού
Κόψτε περίπου 1 "από την κορυφή του περιστροφικού πείρου εκκρεμούς, έτσι ώστε να είναι ελαφρώς χαμηλότερη από τις άλλες δύο. Στη συνέχεια, τοποθετήστε ένα τετράγωνο 11" x11 "λεπτής σανίδας 1/8" στην κορυφή αυτού του εκκρεμούς, χρησιμοποιώντας ένα μικρό δρύινο μπλοκ κολλημένο σε αυτό για στήριξη, με τρύπα 3/4 "για τον πείρο.
-
Τυλίξτε λίγη ταινία στο επάνω μέρος του πείρου για να σφίξετε καλά ή απλά κολλήστε την.
Φτιάξτε μια περιστροφική αρμονόγραφο τριών εκκρεμών Βήμα 9 Σφαίρα 1 -
Χρησιμοποιήστε δύο λαστιχάκια, ή μερικά κλιπ, για να κρατήσετε το χαρτί στη θέση του στην πλατφόρμα.
Φτιάξτε μια περιστροφική αρμονόγραφο τριών εκκρεμών Βήμα 9 Σφαίρα 2
Βήμα 10. Δημιουργήστε τους βραχίονες
Συνδέστε ένα μακρύ μπαστούνι 30 ιντσών στην κορυφή κάθε πλευρικού εκκρεμούς χρησιμοποιώντας ένα λεπτό καρφί. Λυγίστε το νύχι μπρος -πίσω λίγο στην μπάλσα για να επιτρέψετε στον βραχίονα να περιστραφεί ομαλά και να κινείται ελαφρώς πάνω -κάτω. Η τρύπα των νυχιών θα χαλαρώσει αργά περαιτέρω κατά τη χρήση.
Βήμα 11. Συνδέστε τους δύο βραχίονες μαζί με ένα διπλό λάστιχο όπως φαίνεται στην εικόνα
Σημειώστε ότι εάν σκοπεύετε να χρησιμοποιείτε τακτικά τον αρμονόγραμμά σας, όπως σε ένα μουσείο, μια πιο ισχυρή λύση για αυτούς τους βραχίονες που δεν θα φορεθεί τόσο γρήγορα μπορεί να είναι απαραίτητη.
Βήμα 12. Διαμορφώστε ένα στυλό
Για να φτιάξετε ένα απλό στυλό, ανοίξτε μια τρύπα 1/2 "στο άκρο του ενός βραχίονα και κόψτε περίπου 4" στο κέντρο του βραχίονα για να φτιάξετε μια συσκευή που μοιάζει με καρφίτσα. Εναλλακτικά, απλά κολλήστε μια πραγματική καρφίτσα-ρούχα στο άκρο του ενός βραχίονα. Εμφανίζονται φωτογραφίες και των δύο εκδόσεων.
Βήμα 13. Κάντε το στυλό ανυψωτικό
Είναι βολικό να μπορείτε να σηκώνετε και να κατεβάζετε την πένα απαλά χωρίς να διαταράσσετε την κίνηση των εκκρεμών. Για να το κάνετε αυτό, εισάγετε έναν πόλο 30 "σε μια τρύπα κοντά στο κέντρο του τραπεζιού, αρκετά μακριά από την πλατφόρμα χαρτιού ώστε να μην χτυπηθεί από αυτό (περίπου 12" από την περιστροφική τρύπα του εκκρεμούς).
Βήμα 14. Συνδέστε ένα δρύινο μπλοκ κάτω από το τραπέζι για μια βαθύτερη τρύπα και καλύτερη στήριξη
Βήμα 15. Συνδέστε ένα κορδόνι στους βραχίονες του μπάλσα όπου συνδέονται μεταξύ τους, οδηγήστε το μέσα από ένα βιδωτό μάτι στην κορυφή του στύλου και επιστρέψτε σε μια μικρή μανιβέλα ή αυλάκι όπου μπορεί να κρατήσει το στυλό στη θέση του πάνω από το χαρτί μέχρι να είστε έτοιμοι να το χαμηλώσετε
Βίντεο - Χρησιμοποιώντας αυτήν την υπηρεσία, ορισμένες πληροφορίες ενδέχεται να κοινοποιηθούν στο YouTube
Αποτελέσματα
- Για να απλοποιήσετε τα πράγματα, μπορείτε να κλειδώσετε το περιστροφικό εκκρεμές αποσυνδέοντας αυτό το βάρος, ώστε να ακουμπά στο πάτωμα και να αποτρέπει την ταλάντωση της πλατφόρμας χαρτιού καθόλου. Συνδέστε τα άλλα βάρη στη χαμηλότερη θέση για να ξεκινήσετε, καθώς μια πιο αργή ταχύτητα στυλό τείνει να δίνει ομαλότερες γραμμές. Εάν τα δύο άλλα εκκρεμή περιστρέφονται από κοινού στην ίδια συχνότητα, θα έχετε απλά μοτίβα κύκλων, ελλείψεων ή γραμμών. Εάν οι συχνότητές τους είναι ελαφρώς διαφορετικές, το μοτίβο θα αλλάξει σιγά σιγά από κύκλους σε γραμμές και θα επιστρέψει ξανά καθώς διασπάται, κάτι που θα δώσει σχέδια που μοιάζουν με μάτια. Όταν οι συχνότητες είναι πολύ διαφορετικές, μπορεί να έχετε χαοτικά αποτελέσματα. Ωστόσο, εάν βρείτε μια θέση που βρίσκεται κοντά σε μια «αρμονική» αναλογία συχνοτήτων όπως 3: 2 ή 4: 3, μπορείτε να πάρετε ευχάριστες φιγούρες Lissajous, σχήματα οκτώ ή σχήματα που μοιάζουν με ψάρια.
- Η επίδραση του 3ου περιστροφικού εκκρεμούς αυξάνει την ποικιλία των πιθανών αποτελεσμάτων. Μερικά από τα καλύτερα σχέδια συμβαίνουν όταν τα τρία εκκρεμές ταλαντεύονται όλα σε παρόμοιες αλλά ελαφρώς διαφορετικές συχνότητες, με το περιστροφικό εκκρεμές να περιστρέφεται με κυκλική κίνηση. Σημειώστε ότι η μάζα της πλατφόρμας χαρτιού πάνω από το περιστροφικό εκκρεμές την κάνει να περιστρέφεται με ελαφρώς πιο αργή συχνότητα όταν όλα τα βάρη βρίσκονται στη χαμηλότερη θέση τους, οπότε θα το ανεβάσετε ελαφρώς εάν θέλετε να ταιριάζει με τη συχνότητα του άλλου δύο.
- Διάφορα σχέδια σε σχήμα αστεριού μπορούν να γίνουν ανεβάζοντας βάρη τόσο στα πλευρικά εκκρεμές, είτε απλά στο περιστροφικό εκκρεμές, για να δώσουν αρμονικές αναλογίες συχνότητας. Μια αναλογία 3: 2 οδηγεί συχνά σε αστέρια 5 σημείων και η αναλογία 4: 3 τείνει να δίνει σχήματα αστεριών 7 σημείων.
Συμβουλές
- Στη θέση του χαρτιού και του στυλό, δοκιμάστε ένα δίσκο με λεπτή άμμο ή σκόνη και ένα καρφί ή αιχμηρό ραβδί. Τα μοτίβα είναι μόνιμα, αλλά επιτρέπουν συνεχή πειραματισμό ενώ αισθάνεστε τη συσκευή.
- Ρυθμίστε το ύψος του βάρους ενός εκκρεμούς για να αλλάξετε τη συχνότητα περιστροφής του. Η συχνότητα ενός εκκρεμούς ποικίλλει ανάλογα με την αντίστροφη της τετραγωνικής ρίζας του μήκους του, οπότε για να περιστρέφεται δύο φορές πιο γρήγορα, το μήκος μεταξύ του στηρίγματος και του κέντρου μάζας του θα πρέπει να είναι το 1/4 του αρχικού μήκους (που μπορεί δεν είναι πρακτικό με αυτόν τον αρμονόγραφο). Για αύξηση συχνότητας 3: 2 ή 4: 3, τα βάρη θα αυξηθούν περίπου 19 "ή 15" αντίστοιχα, αν και θα πρέπει πιθανώς να κάνετε κάποιες δοκιμές χρονισμού για να βρείτε και να σημειώσετε πειραματικά αυτά τα ύψη.
- Πειραματιστείτε με στυλό και μαρκαδόρους διαφόρων τύπων και χρωμάτων. Γενικά οι φαρδιές γραφίδες ή οι λεπτές μαρκαδόροι φαίνεται να λειτουργούν καλύτερα. Εδώ είναι μερικά που τα πήγαν καλά:
- Uniball GEL Impact σε ασημί, χρήση σε μαύρο ή σκούρο χαρτί.
- Pigma Graphic 1 (1,0 mm) σε μαύρο χρώμα, χρησιμοποιήστε σε λευκό ή ανοιχτόχρωμο χαρτί.
- Στυλό Sakura Identi σε μαύρο, μοβ, κ.λπ. χρήση σε λευκό ή ανοιχτόχρωμο χαρτί.
- Προσθέστε περισσότερο βάρος σε ένα εκκρεμές για να αντισταθμίσετε τις τριβές και να κάνετε το κούνημα να διαρκέσει περισσότερο. Έχω διαπιστώσει ότι 5 λίβρες (2 x 2½) στο περιστροφικό εκκρεμές και 7½ λίβρες (3 χ 2½) στα άλλα δύο λειτουργούν αρκετά καλά. Σημειώστε ότι η προσθήκη περισσότερου βάρους δεν αλλάζει γενικά τη συχνότητα του εκκρεμούς.
- Κάθε φορά που περιστρέφετε τα εκκρεμές για να δημιουργήσετε ένα νέο σχέδιο, οι σχετικές φάσεις και πλάτη κάθε εκκρεμούς θα διαφέρουν. Δοκιμάστε κάπου το περιστροφικό εκκρεμές και τα πλευρικά εκκρεμές αρχικά κάνουν κύκλους προς την ίδια ή αντίθετη κατεύθυνση. Δοκιμάστε κάπου τα πλάγια εκκρεμή αρχικά κινούνται σε φάση για να κάνουν μια διαγώνια γραμμή.
