Harmonograf je mechanické zariadenie, ktoré na kresbu používa kyvné kyvadlá. Tento konkrétny harmonograf navrhol Karl Sims, ale predpokladá sa, že harmonogramy všeobecne vynašiel v roku 1844 škótsky matematik Hugh Blackburn. Existujú aj iné typy harmonografov, ale tento 3-kyvadlový rotačný typ poskytuje širokú škálu príjemných výsledkov a je celkom ľahké ho postaviť, keď ste sa usadili na dizajne a získali vhodné materiály a nástroje. Je to skvelý projekt pre deti a jeho výsledkom môžu byť nekonečné experimenty vytvárajúce nové typy geometrických vzorov.
Dve bočné kyvadlá sa kývajú dopredu a dozadu v pravom uhle k sebe s rukami spojenými s perom. Jeden pohybuje perom zo strany na stranu a druhý ho posúva spredu dozadu na papier. Tretie „rotačné“kyvadlo pohybuje papierom kývaním na ľubovoľnej osi alebo krúživými pohybmi, zatiaľ čo pero naň kreslí. Kombinované pohyby všetkých troch kyvadiel generujú výslednú kresbu.
-
Harmograph1_164 -
Harmonograph2_854 -
Harmonograph3_311
Kroky
Krok 1. Postavte pevný stôl
Táto stolová doska je štvorcom 3 x 3 palce z preglejky s hrúbkou 3/4 palca. Nohy sú štvorcové 1 1/2 palca x 1 pol palca a dlhé asi 37 palcov s trojuholníkovými výstuhami vyrezanými z drevených dielov 1½ palcov x 8 palcov x 12 palcov. nohy sú mierne rozkročené, aby mali stôl pevnosť a aby sa rotačné kyvadlo mohlo hojdať bez zasiahnutia nohy.
-
Skrutky najskôr priskrutkujte a/alebo prilepte k nohám a potom ich vrcholy pod miernym uhlom prerežte pomocou stola alebo kotúčovej píly.
Vytvorte tri kyvadlové rotačné harmonogramy, krok 1, odrážka 1 -
Dĺžky nôh upravte tak, aby výška stola bola asi 37 palcov.
Vytvorte tri kyvadlové rotačné harmonogramy, krok 1, odrážka 2 -
Ak chcete, aby sa vám stôl vošiel cez dvere bez toho, aby ste mu zložili nohy, možno budete potrebovať o niečo kratšie nohy a kyvadlá.
Vytvorte tri kyvadlové rotačné harmonogramy, krok 1, guľka 3
Krok 2. Vyvŕtajte otvory pre kyvadlá
Do povrchu stola vyvŕtajte 3 otvory s priemerom 3 , aby viseli kyvadlá. Otvor pre rotačné kyvadlo by mal byť vycentrovaný v rohu asi 8 palcov z každej strany, tesne mimo podpery nôh pod ním. Ďalšie dva otvory by mali byť zarovnané v blízkosti opačných okrajov, asi 8 palcov od spoločnej strany a 3 palcov od ostatných. Na to budete potrebovať špeciálny veľký kruhový vrták. Alternatívne môžete najskôr vyvŕtať menší otvor a potom vyrezať skladačkou širší otvor.
Krok 3. Na bočné strany dvoch bočných otvorov pre kyvadlo namontujte dve kovové platne (asi 1 x 2 x 4 palce) a v strede každej dosky vyvŕtajte malé priehlbiny
-
Začnite vrúbkovanie v kovovej doske malým vrtákom (napríklad 1/8 palca) a potom pokračujte väčším vrtákom (napríklad 1/4 palca). Dávajte pozor, aby ste nevŕtali úplne.
Vytvorte tri kyvadlové rotačné harmonogramy, krok 3, odrážka 1 - Pokiaľ nemáte dobrý vŕtací lis, môže byť jednoduchšie umiestniť priehlbiny doštičiek na stôl potom, ako vytvoríte oporné bloky s vyčnievajúcimi skrutkami nižšie, pretože presnejšie umiestnenie skrutiek do blokov neskôr môže byť ťažšie zárezy.
Krok 4. Postavte kyvadlá
Kyvadlové hriadele sú vyrobené z drevených hmoždiniek s priemerom 4 palce. Bloky z tvrdého dreva, dub 3/4 "x 1 1/2" sa používajú ako opora, takže kyvadlá môžu odpočívať a kývať na stole s minimálnym trením. dva bočné kyvadlá, použite 5 -palcové dlhé bloky a pre rotačné kyvadlo 2 -palcový dlhý blok. V strede každého bloku vyvŕtajte 3/4 palcový otvor a na každý koniec priskrutkujte 1¼ "č. 10. Tipy skrutiek budú spočívať v priehlbinách kovových dosiek na stole, aby pri kývaní zostali na svojom mieste.
Krok 5. Vložte hmoždinku do 3/4 palcového otvoru v každom bloku osi otáčania
Prilepte a/alebo priskrutkujte ich tak, aby hroty skrutiek boli 12 "od horného konca hmoždinky a smerovali nadol. Kyvadlo by malo visieť 36" pod horným povrchom stolu s odstupom asi 1 "od podlahy.
Krok 6. Postavte kardan
Rotačné kyvadlo potrebuje kardanový mechanizmus, ktorý mu umožňuje kývať akýmkoľvek smerom. Je vyrobená z veľkej kovovej podložky s vonkajším priemerom 2,5 cm a vnútorným priemerom 1 palec. Podložka spočíva na špičkách skrutiek vyčnievajúcich spod stola a potom kyvadlo spočíva na podložke. Do podložky na každej strane vyvŕtajte páry priehlbín, odklonené medzi stranami o 90 stupňov, aby bolo možné kývanie na dvoch kolmých osiach.
-
Tu sú pohľady na otočný kyvadlový záves zhora a pod tabuľkou. Pri pohľade zdola si všimnite dubové bloky (3/4 "x 1½" x 5 "), ktoré podopierajú dve skrutky (1¾" #10) vyčnievajúce nahor a diagonálne.
Vytvorte tri kyvadlové rotačné harmonogramy, krok 6, odrážka 1
Krok 7. Podľa potreby opíšte dolné okraje týchto blokov, aby ich kyvadlo pri hojdaní nezasiahlo
Rovnako tak v prípade potreby opíšte rohy oporného bloku, aby pri švihu nenarazilo na stôl.
Krok 8. Pripojte závažia
2 ½ lb zdvíhacie činky z obchodu so športovými potrebami fungujú dobre, ale spravidla majú vnútorný otvor 1 ". Môžete na seba naložiť niekoľko závaží a zasunúť ich dohromady na 3/4" kyvadlovú hmoždinku pomocou 5 "dlhej 3/4" kovovej rúrky vsuvka s 3/4 "až 1" priechodkou naskrutkovanou na spodný koniec. 1 "oceľová svorka pripevnená k hmoždine fixuje závažia pred skĺznutím a umožňuje ľahké nastavenie výšky závažia tak, aby poskytovala rôzne frekvencie kývania.
Krok 9. Vytvorte platformu papiera
Z hornej časti rotačnej kyvadlovej hmoždinky odrežte asi 1 ", takže je o niečo nižšia ako ostatné dve. Potom na vrch tohto kyvadla pripevnite štvorec 11" x11 "tenkej dosky 1/8" pomocou malého dubového bloku. prilepené k nemu na podporu, s 3/4 "otvorom pre hmoždinku.
-
Omotajte pásku okolo hornej časti hmoždinky, aby pevne priliehala, alebo ju jednoducho prilepte.
Vytvorte tri kyvadlové rotačné harmonogramy, krok 9, odrážka 1 -
Na upevnenie papiera na plošine použite dve gumičky alebo sponky.
Vytvorte tri kyvadlové rotačné harmonogramy, krok 9, odrážka 2
Krok 10. Vytvorte ramená
Tenkým klincom spojte balzamovú palicu s dĺžkou 30 na vrch každého bočného kyvadla. Klinec v balze trochu ohnite tam a späť, aby sa rameno mohlo hladko otáčať a mierne sa pohybovať hore a dole. Otvor pre nechty sa pomaly uvoľňuje ďalej počas používania.
Krok 11. Pripojte obe ramená k sebe zdvojenou gumičkou, ako je znázornené na obrázku
Všimnite si toho, že ak plánujete používať svoj harmonograf pravidelne, napríklad v muzeálnom prostredí, môže byť potrebné robustnejšie riešenie pre tieto ramená, ktoré sa nebudú tak rýchlo opotrebovávať.
Krok 12. Vyrobte si držiak na pero
Ak chcete vytvoriť jednoduchý držiak na pero, vyvŕtajte 1/2 palcový otvor na konci jedného ramena a v strede ramena odrežte asi 4 palce, aby ste vytvorili zariadenie podobné špendlíku. Alternatívne stačí na koniec jedného z ramien prilepiť skutočný špendlík na oblečenie. Zobrazujú sa obrázky oboch verzií.
Krok 13. Vytvorte zdvihák pera
Je vhodné, ak dokážete jemne zdvihnúť a spustiť pero bez toho, aby ste narušili pohyb kyvadiel. Za týmto účelom zasuňte 30 -palcový stĺp do otvoru v blízkosti stredu stola, dostatočne ďaleko od papierovej plošiny, aby naň nebol zasiahnutý (asi 12 palcov od otvoru pre otočné kyvadlo).
Krok 14. Pod stôl pripevnite dubový blok, aby ste získali hlbší otvor a lepšiu oporu
Krok 15. Priviažte šnúru na balzamové ramená, kde sú navzájom spojené, prevlečte ich skrutkovacím okom na vrchu tyče a späť nadol do malej zarážky alebo drážky na zaseknutie, kde môže držať pero na mieste nad papierom. kým nie ste pripravení ho znížiť
Video - Používaním tejto služby môžu byť niektoré informácie zdieľané so službou YouTube
Výsledky
- Aby ste to zjednodušili, môžete rotačné kyvadlo uzamknúť odopnutím tejto hmotnosti, aby spočívala na podlahe a aby sa papierová plošina vôbec nekývala. Na začiatku pripevnite ostatné závažia v najnižšej polohe, pretože pomalšia rýchlosť pera má za následok hladšie čiary. Ak sa dve ďalšie kyvadlá otáčajú súbežne na rovnakej frekvencii, získate jednoduché vzory kruhov, elipsy alebo čiar. Ak sú ich frekvencie mierne odlišné, vzor sa počas rozpadu bude pomaly meniť z kruhov na čiary a opäť späť, čo poskytne očné vzory. Keď sú frekvencie veľmi odlišné, môžete dosiahnuť chaoticky vyzerajúce výsledky. Ak však nájdete polohu, ktorá je blízko „harmonického“pomeru frekvencií, napríklad 3: 2 alebo 4: 3, môžete získať príjemné figúrky Lissajousa, osmičky alebo tvary podobné rybe.
- Účinok 3. rotačného kyvadla zvyšuje rozmanitosť možných výsledkov. Niektoré z najlepších návrhov nastávajú vtedy, keď sa všetky tri kyvadlá otáčajú na podobných, ale mierne odlišných frekvenciách, pričom sa rotačné kyvadlo otáča kruhovým pohybom. Všimnite si toho, že hmotnosť plošiny papiera na vrchu rotačného kyvadla spôsobuje, že sa všetky závažia pohybujú o niečo pomalšie, keď sú všetky závažia v najnižšej polohe, takže by ste ho mierne zdvihli, ak chcete, aby zodpovedal frekvencii druhého závažia dva.
- Rôzne vzory v tvare hviezdy je možné vyrobiť zdvihnutím závažia na bočné kyvadlá alebo iba na rotačné kyvadlo, aby sa získali harmonické frekvenčné pomery. Pomer 3: 2 často vedie k 5-cípym hviezdam a pomer 4: 3 má tendenciu vytvárať tvary 7-cípej hviezdy.
Tipy
- Namiesto papiera a pera vyskúšajte tácku s jemným pieskom alebo práškom a klinec alebo ostrú tyčinku. Vzory sú nestále, ale umožňujú nepretržité experimentovanie, kým zariadenie cítite.
- Upravte výšku závažia kyvadla, aby ste zmenili jeho frekvenciu kývania. Frekvencia kyvadla sa líši od inverznej odmocniny jeho dĺžky, takže na to, aby sa hojdala dvakrát rýchlejšie, by vzdialenosť medzi osou otáčania a jej ťažiskom mala byť 1/4 pôvodnej dĺžky (čo môže byť nie je praktické s týmto harmonografom). Pri zvýšení frekvencie 3: 2 alebo 4: 3 by sa hmotnosti zvýšili o 19 "alebo 15", aj keď by ste pravdepodobne mali urobiť niekoľko časovacích testov, aby ste tieto výšky experimentálne našli a označili.
- Experimentujte s perami a značkami rôznych typov a farieb. Všeobecne sa zdá, že najlepšie fungujú široké perá alebo tenké fixky. Tu sú niektoré z nich, ktorým sa darilo:
- Uniball GEL Impact v striebornej farbe, použite na čierny alebo tmavý papier.
- Pigma Graphic 1 (1,0 mm) v čiernej farbe, použite na biely alebo ľahký papier.
- Pero Sakura Identi Pen v čiernej, purpurovej atď. Použite na biely alebo svetlý papier.
- Pridajte väčšiu váhu kyvadla, aby ste zabránili treniu a predĺžili hojdanie. Zistil som, že 5 lb (2 x 2½) na rotačnom kyvadle a 7½ lb (3 x 2½) na ďalšie dva funguje celkom dobre. Všimnite si toho, že pridanie väčšej hmotnosti spravidla nemení frekvenciu kyvadla.
- Zakaždým, keď pohnete kyvadlami a vytvoríte novú kresbu, relatívne fázy a amplitúdy každého kyvadla sa budú líšiť. Skúste niekde rotačné kyvadlo a bočné kyvadlá spočiatku vytvárať kruhy v rovnakých alebo opačných smeroch. Skúste niekde, kde sa bočné kyvadlá spočiatku otáčajú vo fáze, aby vytvorili diagonálnu čiaru.
