Harmonograf je mehanički uređaj koji koristi njihala koja se ljuljaju za crtanje slika. Ovaj je harmonograf dizajnirao Karl Sims, no vjeruje se da je harmonografe općenito 1844. godine izumio škotski matematičar Hugh Blackburn. Postoje i druge vrste harmonografa, ali ovaj rotacijski tip s 3 njihala daje široku paletu 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 koji stvaraju nove vrste geometrijskog dizajna.
Dva bočna njihala ljuljaju 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 "rotacijsko" njihalo pomiče papir zamahujući po bilo kojoj osi ili kružnim pokretima, dok ga olovka crta. Kombinirana kretanja sva tri njihala generiraju rezultirajući crtež.
-
Harmograf1_164 -
Harmonograf2_854 -
Harmonograf3_311
Koraci
Korak 1. Izgradite čvrsti 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 stol dobio čvrstoću i omogućio zakretanje njihala bez udaranja u nogu.
-
Najprije pričvrstite i/ili zalijepite podupirače za noge, a zatim im stol ili kružnu pilu odrežite vrhove pod blagim kutom.
Napravite rotacijski harmonik s tri klatna, korak 1, metak 1 -
Podesite duljine nogu tako da stolna visina bude oko 37.
Napravite rotacijski harmonik s tri klatna, korak 1, metak 2 -
Ako želite moći ugraditi stol kroz vrata bez skidanja nogu, možda će vam trebati nešto kraće noge i njihala.
Napravite rotacijski harmonik s tri klatna, korak 1, metak 3
Korak 2. Izbušite rupe za njihala
Izbušite 3 rupe promjera 3 "kroz površinu stola kako bi njihali mogli visiti. Otvor za okretno njihalo treba biti centriran u kutu oko 8" sa svake strane, točno ispod nosača nogu ispod. Druge dvije rupe trebale bi se poravnati blizu suprotnih rubova, otprilike 8 "s zajedničke strane i 3" s druge. Za to će vam trebati posebna velika kružna bušilica. Alternativno možete prvo izbušiti manju rupu, a zatim ubodnom pilom izrezati širi otvor.
Korak 3. Montirajte dvije metalne ploče (otprilike 1 "x 4") na stranice dviju bočnih rupa njihala i izbušite malo udubljenje u sredini svake ploče
-
Počnite udubljenje u metalnoj ploči s malim svrdlom (poput 1/8 "), a zatim nastavite s većim nastavkom (poput 1/4"). Pazite da ne probušite do kraja.
Napravite rotacijski Harmonograf s tri njihala 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 njihala
Osovine klatna izrađene su od drvenih tipla promjera 4 'duga 3/4 ". Blokovi od tvrdog drveta, 3/4" x 1½ "hrasta, koriste se kao uporišta tako da se njihala mogu odmarati i ljuljati na stolu uz minimalno trenje. dva bočna njihala, upotrijebite 5 "dugačke blokove, a za okretno njihalo upotrijebite 2" "dugačak blok. Izbušite rupu od 3/4" kroz središte svakog bloka i zavijte 1 "" #10 vijke kroz svaki kraj. Savjeti vijaka će ležati u udubljenjima metalnih ploča na stolu kako bi ih zadržali na mjestu tijekom ljuljanja.
Korak 5. Umetnite tipla kroz otvor od 3/4 "u svakom bloku uporišta
Zalijepite ih i/ili zavijte 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
Rotacijsko njihalo treba kardanski mehanizam koji mu omogućuje zakretanje u bilo kojem smjeru. Ovo je izrađeno od velike metalne podloške s vanjskim promjerom 2½ "i unutarnjim" 1 ". Podloška leži na vrhovima vijaka koji vire ispod stola, a zatim se njihalo naslanja na podlošku. Izbušite parove udubljenja u podlošku sa svake strane, udaljene 90 stupnjeva između stranica, kako biste omogućili ljuljanje na dvije okomite osi.
-
Evo pogleda na okretni klatni krov sa gornje i ispod stola. U prikazu odozdo obratite pozornost 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 njihala 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 po uglovima oslonca tako da ne udari u stol pri zamahu.
Korak 8. Pričvrstite utege
Dizalice od 2½ lb iz trgovine sportske opreme dobro rade, 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, s čahurom od 3/4 "do 1" pričvršćenom na donji kraj. Čelična stezaljka od 1 "pričvršćena na klin učvršćuje klizanje utega i omogućuje jednostavno podešavanje visine utega kako bi se dale različite frekvencije njihanja.
Korak 9. Izradite papirnatu platformu
Odrežite otprilike 1 "s vrha rotacijskog klatna, tako da je nešto niži od druga dva. Zatim montirajte kvadrat veličine 11" x11 "od tanke ploče 1/8" na vrh ovog njihala, koristeći mali hrastov blok zalijepljen na njega za potporu, s rupom od 3/4 "za klin.
-
Omotajte traku oko vrha tiple da se dobro prilijepi ili je samo zalijepite.
Napravite rotacijski Harmonograf 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. Izradite krakove
Spojite 30 dugački balsa štap na vrh svakog bočnog njihala pomoću tankog čavla. Savijte nokat malo naprijed -natrag u balzi kako bi se ruka mogla glatko okretati i lagano pomicati gore -dolje. Rupa za nokat polako će se olabaviti dalje tijekom uporabe.
Korak 11. Pričvrstite dvije ruke zajedno s dvostrukom gumicom kako je prikazano
Imajte na umu da ako planirate redovito koristiti svoj harmonograf, primjerice 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 kako biste napravili 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 njihala. Da biste to učinili, umetnite stup od 30 inča u rupu blizu središta stola, dovoljno udaljenu od papirnate platforme da je ne udari (oko 12 inča od otvora za rotacijsko njihalo).
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 ga ne budete spremni spustiti
Video - Korištenjem ove usluge neki se podaci mogu podijeliti s YouTubeom
Rezultati
- Kako biste pojednostavili stvari, možete zaključati zakretno njihalo otkopčavanjem te težine tako da leži na podu i spriječi uopće ljuljanje papirnate platforme. Za početak pričvrstite ostale utege na njihov najniži položaj, 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 s raspadanjem polako mijenjati iz krugova u linije i natrag, što će dati dizajn sličan očima. Kad 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 3. rotacijskog njihala povećava raznolikost mogućih rezultata. Neki od najboljih dizajna događaju se kad se sva tri njihala njišu na istim, ali malo različitim frekvencijama, pri čemu se rotacijsko njihalo njiše okolo 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 izraditi podizanjem utega na bočnim njihalima ili samo na rotacijskom njihalu kako bi se dobili harmonični omjeri frekvencija. Omjer 3: 2 često rezultira petokrakim zvijezdama, a omjer 4: 3 ima tendenciju dobivanja oblika sedmokrakih zvijezda.
Savjeti
- Umjesto papira i olovke, pokušajte s pladnjem sitnog pijeska ili praha i čavlom ili oštrim štapićem. Uzorci su nestalni, ali omogućuju kontinuirano eksperimentiranje dok steknete osjećaj za uređaj.
- Podesite visinu težine njihala kako biste promijenili učestalost njihanja. Učestalost njihala varira ovisno o kvadratnom korijenu njegove duljine, pa da bi se zamahnuo dvostruko brže, duljina između uporišta i njegova središta mase trebala bi biti 1/4 izvorne duljine (što može ne biti praktičan s ovim harmonografom). Za povećanje frekvencije od 3: 2 ili 4: 3, utezi bi se podigli za 19 "odnosno 15", iako biste vjerojatno trebali napraviti neke vremenske testove kako 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 njihalu kako biste spriječili trenje i učinili da ljuljanje duže traje. Otkrio sam da 5 lb (2 x 2½) na rotacijskom njihalu, a 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 njihala će se razlikovati. Pokušajte negdje okretno njihalo i bočni njihali u početku stvaraju krugove u istom ili suprotnom smjeru. Pokušajte negdje da se bočni njihali u početku njišu u fazi da naprave dijagonalnu liniju.
