Harmonograf je mehanički uređaj koji koristi ljuljačka klatna za crtanje slika. Ovaj harmonograf je dizajnirao Karl Sims, ali se vjeruje da je harmonografe općenito 1844. godine izumio škotski matematičar Hugh Blackburn. Postoje i druge vrste harmonografa, ali ovaj rotirajući tip s 3 klatna daje širok raspon ugodnih rezultata, a prilično ga je lako izgraditi nakon što se odlučite za dizajn i nabavite odgovarajuće materijale i alate. Ovo je sjajan projekt za djecu i može rezultirati beskrajnim eksperimentima stvaranja novih vrsta geometrijskog dizajna.
Dva bočna njihala njišu se naprijed -natrag pod pravim kutom jedno s drugim s rukama spojenim s olovkom. Jedan pomiče olovku s jedne na drugu stranu, a drugi je pomiče sprijeda prema natrag na papiru. Treće "okretno" klatno pomiče papir zamahujući po bilo kojoj osi ili kružnim pokretima, dok ga olovka vuče. Kombinirana kretanja sva tri klatna generiraju rezultirajući crtež.
-
Harmograph1_164 -
Harmonograph2_854 -
Harmonograph3_311
Koraci
Korak 1. Izgradite čvrst stol
Ova ploča stola je kvadrat dimenzija 3'x3 'od šperploče debljine 3/4 ". Noge su kvadratne 1½" x 1½ "i dugačke oko 37", s trokutastim podupiračima izrezanim od drvenih komada 1½ "x 8" x 12 ". noge su lagano raširene kako bi stolu dale snagu i omogućile okretnom njihalu da se ljulja bez udarca u nogu.
-
Zašrafite i/ili zalijepite proteze najprije na noge, a zatim ih stolcem ili kružnom pilom odrežite vrhove pod blagim kutom.
Napravite rotacijski harmonik s tri klatna, korak 1, metak 1 -
Podesite dužine nogu tako da stolna visina bude oko 37.
Napravite rotacijski harmonik sa tri klatna, korak 1, metak 2 -
Ako želite da možete provući sto kroz vrata bez skidanja nogu, možda će vam trebati nešto kraće noge i klatna.
Napravite rotacijski harmonik sa tri klatna, korak 1, metak 3
Korak 2. Izbušite rupe za klatna
Izbušite 3 rupe promjera 3 "kroz površinu stola kako bi se njihala mogla provlačiti. Otvor za okretno njihalo treba biti centriran u kutu oko 8" sa svake strane, samo dalje od podupirača za noge ispod. Druge dvije rupe trebaju biti poravnate blizu suprotnih rubova, oko 8 "sa zajedničke strane i 3" s druge. Za to će vam trebati posebna velika kružna bušilica. Alternativno, prvo možete izbušiti manju rupu, a zatim ubodnom pilom izrezati širi otvor.
Korak 3. Montirajte dvije metalne ploče (otprilike 1¼ "x 4") na stranice dvije bočne rupe klatna i izbušite malo udubljenje u sredini svake ploče
-
Udubljenje u metalnoj ploči započnite malim svrdlom (poput 1/8 "), a zatim nastavite s većim nastavkom (poput 1/4"). Pazite da ne probušite do kraja.
Napravite rotacijski harmonik s tri klatna, korak 3, metak 1 - Osim ako nemate dobru bušilicu, možda će biti lakše postaviti udubljenja ploča na stolu nakon što napravite blokove uporišta s izbočenim vijcima ispod, jer kasnije može biti teže točno postaviti vijke u blokove kako biste ih poravnali udubljenja.
Korak 4. Izgradite klatna
Osovine klatna izrađene su od drvenih klinova promjera 4 'duga 3/4 ". Blokovi od tvrdog drveta, 3/4" x 1½ "hrasta, koriste se kao uporišta tako da se klatna mogu odmarati i ljuljati na stolu uz minimalno trenje. dva bočna klatna, upotrijebite 5 "dugačke blokove, a za okretno klatno, upotrijebite blok dug 2". Izbušite rupu od 3/4 "kroz središte svakog bloka i zavijte 1" " #10 vijke kroz svaki kraj. vijaka će ležati u udubljenjima metalnih ploča na stolu kako bi ih zadržali na mjestu dok se ljuljaju.
Korak 5. Umetnite klin kroz otvor od 3/4 "u svakom bloku uporišta
Zalijepite ih i/ili ih zašrafite tako da su vrhovi vijaka udaljeni 12 "od gornjeg kraja tiple i okrenuti prema dolje. Njihalo bi trebalo visjeti 36" ispod gornje površine stola s razmakom od 1 "od poda.
Korak 6. Izgradite gimbal
Rotacijskom klatnu potreban je kardanski mehanizam koji mu omogućuje zakretanje u bilo kojem smjeru. Ovo je napravljeno od velike metalne podloške s vanjskim promjerom 2½ "i unutrašnjim promjerom 1". Podloška se naslanja na vrhove vijaka koji strše ispod stola, a zatim se klatno naslanja na podlošku. Izbušite parove udubljenja u podlošku sa svake strane, udaljene 90 stepeni između stranica, kako biste omogućili ljuljanje na dvije okomite osi.
-
Evo pogleda na okretni klatni kružni stub odozgo i ispod stola. U prikazu odozdo, obratite pažnju na hrastove blokove (3/4 "x 1½" x 5 ") koji podržavaju dva vijka (1¾" #10) koji strše prema gore i dijagonalno.
Napravite rotacijski Harmonograf s tri klatna Korak 6 Metak 1
Korak 7. Zarežite donje rubove ovih blokova prema potrebi kako ih visak ne bi udario pri zamahu
Isto tako, ako je potrebno, turpijte niz uglove bloka uporišta kako ne bi udario o stol pri zamahu.
Korak 8. Pričvrstite utege
Dizalice od 2½ lb iz trgovine sportske opreme dobro funkcioniraju, ali obično imaju unutarnju rupu od 1 ". Možete složiti nekoliko utega i gurnuti ih zajedno na klat s 3/4" pomoću metalne cijevi od 5 "dugačke 3/4" bradavica, sa čaurom od 3/4 "do 1" pričvršćenom za donji kraj. Čelična stezaljka od 1 "pričvršćena na klin učvršćuje klizanje utega i omogućuje jednostavno podešavanje visine težine kako bi se dale različite frekvencije zamaha.
Korak 9. Kreirajte papirnu platformu
Odrežite otprilike 1 "s vrha okretnog klatna, tako da je nešto niži od druga dva. Zatim montirajte kvadrat veličine 11" x11 "od tanke ploče 1/8" na vrh ovog klatna, koristeći mali hrastov blok zalijepljen na njega za oslonac, s rupom od 3/4 "za klin.
-
Omotajte traku oko vrha tiple da biste je dobro prilijepili ili je jednostavno zalijepite.
Napravite rotacijski harmonik s tri klatna, korak 9, metak 1 -
Upotrijebite dvije gumice ili neke kopče da papir držite na mjestu na platformi.
Napravite rotacijski harmonik s tri klatna, korak 9, metak 2
Korak 10. Kreirajte krakove
Spojite 30 dugački balsa štap na vrh svakog bočnog klatna pomoću tankog čavla. Savijte nokat malo naprijed -natrag u balzi kako biste omogućili da se ruka glatko okreće i lagano pomiče gore -dolje. Rupa za nokat će se polako olabaviti dalje tokom upotrebe.
Korak 11. Spojite dvije ruke zajedno s dvostrukom gumicom, kao što je prikazano
Imajte na umu da ako planirate redovito koristiti svoj harmonograf, na primjer u muzejskom okruženju, moglo bi biti potrebno robusnije rješenje za ove ruke koje se neće tako brzo istrošiti.
Korak 12. Izradite držač za olovku
Da biste napravili jednostavan držač za olovke, izbušite rupu od 1/2 "na kraju jedne ruke i izrežite oko 4" po sredini ruke da napravite uređaj poput igle za odjeću. Alternativno, samo zalijepite pravu iglu za odjeću na kraj jedne ruke. Prikazane su slike obje verzije.
Korak 13. Napravite olovku za podizanje
Prikladno je moći lagano podizati i spuštati olovku bez ometanja kretanja klatna. Da biste to učinili, umetnite stub od 30 inča u rupu blizu središta stola, dovoljno udaljenu od papirne platforme da je ne udari (oko 12 inča od otvora za rotacijsko klatno).
Korak 14. Pričvrstite hrastov blok ispod stola za dublju rupu i bolju potporu
Korak 15. Privežite uzicu za balsa krakove gdje su spojeni zajedno, provucite je kroz ušicu s navojem na vrhu stupa i vratite se nazad do male uloške ili utora za zaglavljivanje gdje može držati olovku na mjestu iznad papira dok ne budete spremni spustiti ga
Video - Korištenjem ove usluge neke se informacije mogu podijeliti s YouTubeom
Rezultati
- Da biste pojednostavili stvari, možete zaključati rotirajuće njihalo otkopčavanjem te težine tako da leži na podu i spriječava uopće ljuljanje papirne platforme. Ostale utege pričvrstite na najniži položaj za početak, jer manja brzina olovke daje glatke linije. Ako se druga dva njihala složno njišu istom frekvencijom, dobit ćete jednostavne uzorke krugova, elipsa ili linija. Ako se njihove frekvencije malo razlikuju, uzorak će se polako mijenjati iz krugova u linije i nazad dok se raspada, što će dati dizajn sličan očima. Kada su frekvencije vrlo različite, možete dobiti rezultate kaotičnog izgleda. Međutim, ako pronađete položaj koji je blizu "harmonijskog" omjera frekvencija, poput 3: 2 ili 4: 3, možete dobiti ugodne figure Lissajousa, osmake ili oblike poput ribe.
- Učinak trećeg rotacijskog klatna povećava raznolikost mogućih rezultata. Neki od najboljih dizajna javljaju se kad se sva tri klatna njišu na sličnim, ali malo različitim frekvencijama, pri čemu se rotirajuće njihalo okreće kružnim pokretima. Imajte na umu da masa papirne platforme na vrhu okretnog njihala uzrokuje njezino njihanje na nešto sporijoj frekvenciji kada su svi utezi na svom najnižem položaju, pa biste je malo podigli ako želite da odgovara frekvenciji druge dva.
- Različiti dizajni u obliku zvijezde mogu se napraviti podizanjem utega na bočnim klatnima ili samo na rotacijskom klatnu kako bi se dobili harmonični omjeri frekvencija. Omjer 3: 2 često rezultira petokrakim zvijezdama, a omjer 4: 3 teži oblikovanju zvijezda sa sedam krakova.
Savjeti
- Umjesto papira i olovke, isprobajte poslužavnik sa sitnim pijeskom ili prahom i čavlom ili oštrim štapićem. Uzorci nisu stalni, ali omogućuju kontinuirano eksperimentiranje dok steknete osjećaj za uređaj.
- Podesite visinu težine klatna da biste promijenili frekvenciju njihanja. Učestalost klatna varira ovisno o kvadratnom korijenu njegove duljine, pa bi za zamah dvostruko brže duljina između uporišne točke i njegovog središta mase trebala biti 1/4 originalne duljine (što može ne biti praktičan s ovim harmonografom). Za povećanje frekvencije 3: 2 ili 4: 3, utezi bi se podigli za 19 "odnosno 15", iako biste vjerojatno trebali napraviti neke testove mjerenja vremena da biste eksperimentalno pronašli i označili te visine.
- Eksperimentirajte s olovkama i markerima različitih vrsta i boja. Čini se da općenito široke olovke ili tanki markeri najbolje funkcioniraju. Evo nekih koji su uspjeli:
- Uniball GEL Impact u srebrnoj boji, koristite na crnom ili tamnom papiru.
- Pigma Graphic 1 (1,0 mm) u crnoj boji, koristite na bijelom ili svijetlom papiru.
- Sakura Identi Pen u crnoj, ljubičastoj boji itd. Koristite na bijelom ili svijetlom papiru.
- Dodajte veću težinu klatnu kako biste spriječili trenje i produžili zamah. Otkrio sam da 5 lb (2 x 2½) na rotacionom klatnu i 7½ lb (3 x 2½) na druga dva radi prilično dobro. Imajte na umu da dodavanje veće težine općenito ne mijenja frekvenciju njihala.
- Svaki put kada zamahnete njihalima kako biste napravili novi crtež, relativne faze i amplitude svakog klatna će se razlikovati. Pokušajte negdje rotacijsko klatno i bočna njihala u početku stvaraju krugove u istom ili suprotnom smjeru. Pokušajte negdje da se bočna njihala u početku njišu u fazi da naprave dijagonalnu liniju.
