Harmonograf, resim çizmek için sallanan sarkaçları kullanan mekanik bir cihazdır. Bu özel harmonograf Karl Sims tarafından tasarlandı, ancak genel olarak harmonografların ilk olarak 1844'te İskoç matematikçi Hugh Blackburn tarafından icat edildiğine inanılıyor. Başka harmonograf türleri de vardır, ancak bu 3 sarkaçlı döner tip, çok çeşitli hoş sonuçlar verir ve bir tasarıma karar verdikten ve uygun malzeme ve araçları edindikten sonra inşa edilmesi oldukça kolaydır. Bu, çocuklarla yapılacak harika bir projedir ve yeni geometrik tasarım türleri yaratan sonsuz deneylerle sonuçlanabilir.
İki yan sarkaç, bir kaleme bağlanan kollarla birbirine dik açılarda ileri geri sallanır. Biri kalemi bir yandan diğer yana hareket ettirir ve ikincisi onu kağıt üzerinde önden arkaya doğru hareket ettirir. Üçüncü bir "döner" sarkaç, kalem üzerinde çizim yaparken kağıdı herhangi bir eksende sallayarak veya dairesel hareketlerle hareket ettirir. Her üç sarkacın birleşik hareketleri, ortaya çıkan çizimi oluşturur.
-
Harmograf1_164 -
Harmonograf2_854 -
Harmonograf3_311
adımlar
Adım 1. Sağlam bir masa oluşturun
Bu masa tablası 3/4" kalınlığında kontrplaktan 3'x3' karedir. Bacaklar 1½" x 1½" kare ve yaklaşık 37" uzunluğundadır ve 1½" x 8"x 12" ahşap parçalardan kesilmiş üçgen desteklerle. tablaya kuvvet vermek ve döner sarkacın bir bacağa çarpmadan sallanmasını sağlamak için bacaklar hafifçe açılır.
-
Destekleri önce bacaklara vidalayın ve/veya yapıştırın ve ardından üstlerini bir masa veya daire testere ile hafif bir açıyla birlikte kesin.
Üç Sarkaçlı Döner Harmonograf Yapın Adım 1 Mermi 1 -
Bacak uzunluklarını yaklaşık 37 masa üstü yüksekliği verecek şekilde ayarlayın.
Üç Sarkaçlı Döner Harmonograf Yapın Adım 1 Mermi 2 -
Masayı ayakları çıkarmadan kapılardan geçirebilmek istiyorsanız, biraz daha kısa ayaklara ve sarkaçlara ihtiyacınız olabilir.
Üç Sarkaçlı Döner Harmonograf Yapın Adım 1 Madde Bullet 3
Adım 2. Sarkaçlar için delikler açın
Sarkaçların asılabilmesi için masa yüzeyi boyunca 3" çapında 3 delik delin. Döner sarkaç deliği, alttaki bacak desteğinden hemen uzakta, her iki taraftan yaklaşık 8" bir köşede ortalanmalıdır. Diğer iki delik, ortak taraftan yaklaşık 8" ve diğer taraftan 3" olacak şekilde karşıt kenarların yakınında hizalanmalıdır. Bunun için özel bir büyük dairesel matkap ucuna ihtiyacınız olacak. Alternatif olarak, önce daha küçük bir delik açabilir ve ardından bir dekupaj testeresi ile daha geniş bir delik açabilirsiniz.
Adım 3. İki yan sarkaç deliğinin kenarlarına iki metal plaka (yaklaşık 1¼" x 4") monte edin ve her plakanın ortasına küçük bir girinti açın
-
Metal plakadaki girintiyi küçük bir matkap ucuyla (1/8" gibi) başlatın ve ardından daha büyük bir matkapla (1/4" gibi) devam edin. Tüm yolu delmemeye dikkat edin.
Üç Sarkaçlı Döner Harmonograf Yapın Adım 3 Mermi 1 - İyi bir matkap presiniz yoksa, aşağıda çıkıntı yapan vidalarla dayanak bloklarını oluşturduktan sonra plakaların girintilerini tabla üzerinde konumlandırmak daha kolay olabilir, çünkü vidaları daha sonra bloklara hizalamak için doğru şekilde yerleştirmek daha zor olabilir. girintiler.
Adım 4. Sarkaçları oluşturun
Sarkaç milleri 4' uzunluğunda 3/4" çaplı ahşap dübellerden yapılmıştır. 3/4" x 1½" meşeden oluşan sert ağaç bloklar dayanak noktası olarak kullanılır, böylece sarkaçlar minimum sürtünme ile masa üzerinde durabilir ve sallanabilir. iki yan sarkaç, 5" uzunluğunda bloklar kullanın ve döner sarkaç için 2¼" uzunluğunda bir blok kullanın. Her bloğun ortasından 3/4" delik açın ve her iki uçtan 1¼" #10 vidayı vidalayın. Uçlar vidaların bir kısmı, sallanırken yerlerinde kalmaları için masadaki metal plakaların girintilerinde duracaktır.
Adım 5. Her dayanak bloğundaki 3/4" delikten bir dübel sokun
Vida uçları dübelin üst ucundan 12" ve aşağı bakacak şekilde yapıştırın ve/veya vidalayın. Sarkaç, zeminden yaklaşık 1" boşluk bırakarak masanın üst yüzeyinin 36" altına asılmalıdır.
Adım 6. Gimbalı oluşturun
Döner sarkaç, herhangi bir yönde sallanmasına izin veren bir yalpa mekanizmasına ihtiyaç duyar. Bu, 2½" dış ve 1" iç çapa sahip büyük bir metal puldan yapılmıştır. Pul, masanın altından çıkan vida uçlarına dayanır ve ardından sarkaç, pulun üzerine oturur. İki dikey eksende sallanmaya izin vermek için, her iki taraftaki rondelaya, kenarlar arasında 90 derece olacak şekilde girinti çiftleri açın.
-
İşte döner sarkaç gimbalin masanın üstünden ve altından görünümleri. Aşağıdan görünümde, yukarı ve çapraz olarak çıkıntı yapan iki vidayı (1¾" #10) destekleyen meşe bloklara (3/4" x 1½" x 5") dikkat edin.
Üç Sarkaçlı Döner Harmonograf Yapın Adım 6 Mermi 1
Adım 7. Sarkaç sallandığında onlara çarpmaması için bu blokların alt kenarlarını gerektiği gibi eğeleyin
Aynı şekilde, gerekirse dayanak bloğunun köşelerini aşağı doğru eğeleyin, böylece sallanırken masaya çarpmaz.
Adım 8. Ağırlıkları takın
Bir spor malzemeleri mağazasından alınan 2½ lb kaldırma ağırlıkları iyi çalışır, ancak tipik olarak 1" iç deliğe sahiptir. Birkaç ağırlığı istifleyebilir ve 5" uzunluğunda 3/4" metal boru kullanarak 3/4" sarkaç dübel üzerine kaydırabilirsiniz. alt uca vidalanmış 3/4" ila 1" burçlu nipel. Dübele bağlı 1" çelik kelepçe, ağırlıkların kaymasını önler ve farklı salınım frekansları vermek için ağırlığın yüksekliğinin kolay ayarlanmasını sağlar.
Adım 9. Kağıt platformunu oluşturun
Döner sarkaç dübelin üstünden yaklaşık 1" kesin, böylece diğer ikisinden biraz daha aşağıdadır. Ardından, küçük bir meşe blok kullanarak bu sarkacın üstüne 11"x11" kare ince 1/8"lik bir tahta monte edin. dübel için 3/4" delik ile destek için yapıştırılmıştır.
-
Sıkıca oturması için dübelin üst kısmına bir miktar bant sarın veya sadece yapıştırın.
Üç Sarkaçlı Döner Harmonograf Yapın Adım 9 Mermi 1 -
Kağıdı platformda yerinde tutmak için iki lastik bant veya bazı klipsler kullanın.
Üç Sarkaçlı Döner Harmonograf Yapın Adım 9 Bullet 2
Adım 10. Kolları oluşturun
İnce bir çivi kullanarak her bir yan sarkacın tepesine 30 inç uzunluğunda bir balsa çubuğu bağlayın. Kolun düzgün bir şekilde dönmesini ve hafifçe yukarı ve aşağı hareket etmesini sağlamak için çiviyi balsada biraz ileri geri bükün. Tırnak deliği yavaşça gevşeyecektir. kullanım sırasında daha fazla
Adım 11. İki kolu gösterildiği gibi ikiye katlanmış bir lastik bantla birbirine tutturun
Harmonografınızı müze ortamında olduğu gibi düzenli olarak kullanmayı planlıyorsanız, bu kollar için o kadar çabuk yıpranmayacak daha sağlam bir çözümün gerekli olabileceğini unutmayın.
Adım 12. Bir kalemlik modası geçirin
Basit bir kalemlik yapmak için, bir kolun ucuna 1/2" delik açın ve elbise iğnesi benzeri bir cihaz yapmak için kolun ortasından yaklaşık 4" aşağı doğru kesin. Alternatif olarak, kollardan birinin ucuna gerçek bir elbise iğnesi yapıştırmanız yeterlidir. Her iki versiyonun resimleri gösterilmektedir.
Adım 13. Kalem kaldırıcıyı yapın
Sarkaçların hareketini bozmadan kalemi nazikçe kaldırıp indirebilmek uygundur. Bunu yapmak için, masanın ortasına yakın bir deliğe, kağıt platformundan vurmayacağı kadar uzağa (döner sarkaç deliğinden yaklaşık 12 ) 30 inçlik bir direği sokun.
Adım 14. Daha derin bir delik ve daha iyi destek için masanın altına bir meşe blok takın
Adım 15. Birbirine bağlandıkları balsa kollarına bir ip bağlayın, direğin üstündeki bir vida deliğinden geçirin ve kalemi kağıdın üzerindeki yerinde tutabileceği küçük bir sıkışma kıskacına veya oluğuna geri indirin indirmeye hazır olana kadar
Video - Bu hizmet kullanılarak YouTube ile bazı bilgiler paylaşılabilir
Sonuçlar
- İşleri basitleştirmek için, bu ağırlığın klipsini açarak döner sarkacı kilitleyebilirsiniz, böylece zeminde durur ve kağıt platformun hiç sallanmasını önler. Daha yavaş bir kalem hızı daha düzgün çizgiler verme eğiliminde olduğundan, başlamak için diğer ağırlıkları en düşük konumlarına takın. Diğer iki sarkaç aynı frekansta birlikte sallanırsa, basit daire, elips veya çizgi desenleri elde edersiniz. Frekansları biraz farklıysa, desen yavaş yavaş dairelerden çizgilere değişecek ve azaldıkça tekrar eski haline dönecek ve bu da göze benzer tasarımlar verecektir. Frekanslar çok farklı olduğunda kaotik görünümlü sonuçlar elde edebilirsiniz. Ancak 3:2 veya 4:3 gibi "harmonik" frekans oranına yakın bir konum bulursanız hoş Lissajous figürleri, sekizli rakamlar veya balık benzeri şekiller elde edebilirsiniz.
- 3. döner sarkacın etkisi olası sonuçların çeşitliliğini arttırır. En iyi tasarımlardan bazıları, üç sarkacın tümü benzer ancak biraz farklı frekanslarda sallandığında ve döner sarkaç dairesel bir hareketle sallandığında ortaya çıkar. Döner sarkacın üzerindeki kağıt platformun kütlesinin, tüm ağırlıklar en düşük konumdayken biraz daha yavaş bir frekansta sallanmasına neden olduğuna dikkat edin, bu nedenle, diğerinin frekansıyla eşleşmesini istiyorsanız, onu biraz yükseltirsiniz. 2.
- Harmonik frekans oranları vermek için hem yanal sarkaçlarda hem de sadece döner sarkaçta ağırlıklar yükseltilerek çeşitli yıldız biçimli tasarımlar yapılabilir. 3:2 oranı genellikle 5 köşeli yıldızlarla sonuçlanır ve 4:3 oranı 7 köşeli yıldız şekilleri verme eğilimindedir.
İpuçları
- Kağıt ve kalem yerine, bir tepsi ince kum veya toz ve bir çivi veya keskin bir çubuk deneyin. Kalıplar geçicidir ancak cihaz hakkında fikir edinirken sürekli denemeye izin verir.
- Sallanma frekansını değiştirmek için bir sarkacın ağırlık yüksekliğini ayarlayın. Bir sarkacın frekansı, uzunluğunun karekökünün tersi ile değişir, bu nedenle iki kat daha hızlı sallanmak için dayanak noktası ile kütle merkezi arasındaki uzunluğun orijinal uzunluğun 1/4'ü olması gerekir (ki bu, bu harmonograf ile pratik olmaz). 3:2 veya 4:3'lük bir frekans artışı için, ağırlıklar sırasıyla 19" veya 15" civarında yükseltilecektir, ancak bu yükseklikleri deneysel olarak bulmak ve işaretlemek için muhtemelen bazı zamanlama testleri yapmanız gerekir.
- Çeşitli tür ve renklerde kalemler ve işaretleyicilerle deneyler yapın. Genellikle geniş kalemler veya ince keçeli kalemler en iyi sonucu verir. İşte iyi iş çıkaranlardan bazıları:
- Gümüş Uniball JEL Impact, siyah veya koyu kağıt üzerinde kullanın.
- Pigma Graphic 1 (1.0mm) siyah, beyaz veya açık renkli kağıt üzerinde kullanın.
- Sakura Identi Pen siyah, mor vb. beyaz veya açık renkli kağıt üzerinde kullanın.
- Sürtünmeyi önlemek ve sallanmanın daha uzun süre dayanmasını sağlamak için sarkaç üzerine daha fazla ağırlık ekleyin. Döner sarkaçta 5 lb (2 x 2½) ve diğer ikisinde 7½ lb (3 x 2½) oldukça iyi çalıştığını gördüm. Daha fazla ağırlık eklemenin genellikle sarkacın frekansını değiştirmediğini unutmayın.
- Yeni bir çizim yapmak için sarkaçları her salladığınızda, her sarkacın göreceli fazları ve genlikleri değişecektir. Döner sarkacı bir yerde deneyin ve yan sarkaçlar başlangıçta aynı veya zıt yönlerde daireler çiziyor. Çapraz bir çizgi oluşturmak için yan sarkaçların başlangıçta aynı fazda sallandığı bir yer deneyin.
