Come realizzare un armonografo rotante a tre pendoli

Un armonografo è un dispositivo meccanico che utilizza l'oscillazionependolidisegnare immagini. Questo particolare armonografo è stato progettato da Karl Sims, ma si ritiene che gli armonografi in generale siano stati originariamente inventati nel 1844 dal matematico scozzese Hugh Blackburn. Ci sono altri tipi di armonografi, ma questo tipo rotante a 3 pendoli offre un'ampia varietà di risultati piacevoli ed è abbastanza facile da costruire una volta che ti sei stabilito su un progetto e hai acquisito i materiali e gli strumenti appropriati. Questo è un ottimo progetto da fare con i bambini e può portare a infiniti esperimenti che creano nuovi tipi di disegni geometrici.

Due pendoli laterali oscillano avanti e indietro ad angolo retto tra loro con le braccia collegate a una penna. Uno sposta la penna da un lato all'altro e il secondo la sposta da davanti a dietro sul foglio. Un terzo pendolo 'rotante' muove la carta oscillando su un asse qualsiasi o con movimenti circolari, mentre la penna vi disegna. I movimenti combinati di tutti e tre i pendoli generano il disegno risultante.

Passi

1. uno Costruisci un tavolo robusto . Questo piano del tavolo è un quadrato 3'x3 'di compensato spesso 3/4'. Le gambe sono quadrate 1 ½ x 1 ½ 'e lunghe circa 37', con rinforzi triangolari tagliati da pezzi di legno 1½ 'x 8' x 12 '. Le gambe sono leggermente divaricate per dare forza al tavolo e per consentire al pendolo rotante di oscillare senza colpire una gamba.
   • Avvita e / o incolla prima le parentesi graffe alle gambe, quindi taglia le loro parti superiori con una leggera angolazione con un tavolo o una sega circolare.
   • Regola le lunghezze delle gambe per ottenere un'altezza del piano del tavolo di circa 37 '.
   • Se vuoi essere in grado di far passare il tavolo attraverso le porte senza togliere le gambe, potresti aver bisogno di gambe e pendoli leggermente più corti.
2. 2 Praticare dei fori per i pendoli. Praticare 3 fori di 3 'di diametro attraverso la superficie del tavolo per far passare i pendoli. Il foro per il pendolo rotante dovrebbe essere centrato in un angolo a circa 8 'da ciascun lato appena lontano dal tutore della gamba sottostante. Gli altri due fori dovrebbero essere allineati vicino ai bordi opposti, a circa 8 'dal lato comune e 3' dall'altro. Avrai bisogno di una speciale punta circolare grande per questo. In alternativa puoi prima praticare un foro più piccolo, quindi tagliare un'apertura più ampia con un seghetto alternativo.
3. 3 Montare due piastre metalliche (circa 1¼ 'x 4') sui lati dei due fori laterali del pendolo e praticare una piccola rientranza al centro di ciascuna piastra.
   • Inizia la rientranza nella piastra metallica con una piccola punta da trapano (come 1/8 ') e poi continua con una punta più grande (come 1/4'). Fare attenzione a non perforare completamente.
   • A meno che tu non abbia un buon trapano a colonna, potrebbe essere più facile posizionare le rientranze delle piastre sul tavolo dopo aver creato ilfulcroblocchi con viti sporgenti sotto, perché può essere più difficile posizionare accuratamente le viti nei blocchi in un secondo momento per allinearle con le rientranze.
4. 4 Costruisci i pendoli. Gli alberi del pendolo sono costituiti da tasselli di legno di 4 'di lunghezza 3/4' di diametro. I blocchi di legno duro, 3/4 'x 1½' di quercia, sono usati come fulcro in modo che i pendoli possano riposare e oscillare sul tavolo con il minimo attrito. Per i due pendoli laterali, utilizzare blocchi lunghi 5 'e per il pendolo rotante, utilizzare un blocco lungo 2¼'. Praticare un foro da 3/4 'al centro di ciascun blocco e avvitare viti da 1¼' # 10 su ciascuna estremità. Le punte delle viti poggeranno nelle rientranze delle piastre metalliche sul tavolo per tenerle in posizione durante l'oscillazione.
5. 5 Inserire un tassello attraverso il foro da 3/4 'in ciascun blocco fulcro. Incollarli e / o avvitarli in modo che le punte delle viti siano a 12 'dall'estremità superiore del tassello e rivolte verso il basso. Il pendolo dovrebbe pendere 36 'sotto la superficie superiore del tavolo con una distanza di circa 1' dal pavimento.
6. 6 Costruisci il gimbal. Il pendolo rotante necessita di un meccanismo cardanico che gli consenta di oscillare in qualsiasi direzione. Questo è costituito da una grande rondella metallica con diametro esterno di 2½ 'e interno di 1'. La rondella poggia sulle punte delle viti che sporgono da sotto il tavolo, quindi il pendolo poggia sulla rondella. Praticare coppie di rientranze nella rondella su ciascun lato, a 90 gradi tra i lati, per consentire l'oscillazione su due assi perpendicolari.
   • Di seguito sono riportate le viste del giunto cardanico del pendolo rotante dall'alto e dal basso del tavolo. Nella vista dal basso, notare i blocchi di quercia (3/4 'x 1½' x 5 ') che sostengono le due viti (1¾' # 10) che sporgono verso l'alto e diagonalmente.
7. 7 Lima i bordi inferiori di questi blocchi secondo necessità in modo che il pendolo non li colpisca quando oscilla. Allo stesso modo, limare gli angoli del blocco fulcro, se necessario, in modo che non colpisca il tavolo durante l'oscillazione.
8. 8 Attacca i pesi. I pesi di sollevamento da 2½ libbre da un negozio di articoli sportivi funzionano bene, ma in genere hanno un foro interno da 1 '. È possibile impilare diversi pesi e farli scorrere insieme sul tassello del pendolo da 3/4 'utilizzando un nipplo per tubo di metallo lungo 5' e 3/4 ', con una boccola da 3/4' a 1 'avvitata all'estremità inferiore. Un morsetto in acciaio da 1 'fissato al tassello fissa i pesi dallo scivolamento e consente una facile regolazione dell'altezza del peso per dare diverse frequenze di oscillazione.
9. 9 Crea la piattaforma di carta. Taglia circa 1 'dalla parte superiore del tassello del pendolo rotante, in modo che sia leggermente più basso degli altri due. Quindi monta un quadrato di 11'x11 'di tavola sottile da 1/8' sulla parte superiore di questo pendolo, usando un piccolo blocco di quercia incollato ad esso per il supporto, con un foro di 3/4 'per il tassello.
   • Avvolgi del nastro adesivo intorno alla parte superiore del tassello per ottenere una vestibilità aderente, o semplicemente incollalo sopra.
   • Usa due elastici o dei fermagli per tenere la carta in posizione sulla piattaforma.
10. 10 Crea le braccia. Collegare un bastoncino di balsa lungo 30 'alla parte superiore di ciascun pendolo laterale utilizzando un chiodo sottile. Piega leggermente l'unghia avanti e indietro nella balsa per consentire al braccio di ruotare dolcemente e muoversi leggermente su e giù. Il foro del chiodo si allenterà ulteriormente durante l'uso.
11. undici Attacca le due braccia insieme con un elastico raddoppiato come mostrato. Si noti che se si prevede di utilizzare regolarmente l'armonografo, ad esempio in un museo, potrebbe essere necessaria una soluzione più robusta per queste braccia che non si usurano rapidamente.
12. 12 Crea un portapenne. Per realizzare un semplice portapenne, praticare un foro di 1/2 'all'estremità di un braccio e tagliare circa 4' al centro del braccio per creare un dispositivo simile a una molletta. In alternativa, incolla una vera molletta da bucato all'estremità di uno dei braccioli. Vengono mostrate le immagini di entrambe le versioni.
13. 13 Realizza l'alzapenna. È comodo poter alzare e abbassare delicatamente la penna senza disturbare il movimento dei pendoli. Per fare ciò, inserisci un palo da 30 'in un foro vicino al centro del tavolo, abbastanza lontano dalla piattaforma di carta da non essere colpito da esso (a circa 12' dal foro del pendolo rotante).
14. 14 Attacca un blocco di quercia sotto il tavolo per un foro più profondo e un supporto migliore.
15. quindici Lega una corda ai bracci di balsa dove sono collegati insieme, fallo passare attraverso un occhiello a vite sulla parte superiore del palo e torna giù fino a un piccolo tassello o scanalatura dove può tenere la penna in posizione sopra la carta finché non lo sei pronto ad abbassarlo. Annuncio pubblicitario

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• Domanda Qual è la lunghezza e la larghezza del tavolo? LeahlovesGod Top Answerer La lunghezza è la misura più lunga della tabella. L'ampiezza è la larghezza, i due lati più corti del tavolo.

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Risultati

• Per semplificare le cose, puoi bloccare il pendolo rotante sganciare quel peso in modo che poggi sul pavimento e impedisca del tutto l'oscillazione della piattaforma di carta. Attaccare gli altri pesi nella posizione più bassa per iniziare, poiché una velocità della penna più lenta tende a fornire linee più morbide. Se gli altri due pendoli oscillano all'unisono alla stessa frequenza, otterrai semplici schemi di cerchi, ellissi o linee. Se le loro frequenze sono leggermente diverse, il modello cambierà lentamente da cerchi a linee e viceversa mentre decade, il che darà disegni simili a occhi. Quando le frequenze sono molto diverse, potresti ottenere risultati dall'aspetto caotico. Tuttavia, se trovi una posizione vicino a un rapporto 'armonico' di frequenze come 3: 2 o 4: 3, puoi ottenere piacevoli figure di Lissajous, figure otto o forme simili a pesci.
• L'effetto del 3 ° pendolo rotante aumenta la varietà dei possibili risultati. Alcuni dei migliori progetti si verificano quando i tre pendoli oscillano tutti a frequenze simili ma leggermente diverse, con il pendolo rotante che oscilla con un movimento circolare. Nota che la massa della piattaforma di carta sulla parte superiore del pendolo rotante fa oscillare a una frequenza leggermente più lenta quando tutti i pesi sono nella loro posizione più bassa, quindi dovresti alzarlo leggermente se vuoi che corrisponda alla frequenza dell'altro Due.
• Vari design a forma di stella possono essere realizzati sollevando pesi su entrambi i pendoli laterali, o solo sul pendolo rotante, per fornire rapporti di frequenza armonica. Un rapporto 3: 2 spesso si traduce in stelle a 5 punte e un rapporto 4: 3 tende a dare forme a stella a 7 punte.

Suggerimenti

• Al posto di carta e penna, prova un vassoio di sabbia fine o polvere e un chiodo o un bastoncino appuntito. I modelli sono impermanenti ma consentono una sperimentazione continua mentre si acquisisce un'idea del dispositivo.
• Regola l'altezza del peso di un pendolo per cambiare la sua frequenza di oscillazione. La frequenza di un pendolo varia con l'inverso della radice quadrata della sua lunghezza, quindi per oscillare due volte più velocemente, la lunghezza tra il fulcro e il suo centro di massa dovrebbe essere 1/4 della lunghezza originale (che può non essere pratico con questo armonografo). Per un aumento di frequenza 3: 2 o 4: 3, i pesi verrebbero aumentati rispettivamente di circa 19 'o 15', anche se probabilmente dovresti fare alcuni test di temporizzazione per trovare e contrassegnare sperimentalmente queste altezze.
• Sperimenta con penne e pennarelli di vari tipi e colori. In genere, le penne larghe o i pennarelli sottili sembrano funzionare meglio. Eccone alcuni che hanno funzionato bene:
  
  
  • Uniball GEL Impact in Silver, utilizzare su carta nera o scura.
  • Pigma Graphic 1 (1.0mm) in nero, utilizzare su carta bianca o leggera.
  • Sakura Identi Pen in nero, viola, ecc. Da usare su carta bianca o leggera.
• Aggiungi più peso a un pendolo per contrastare l'attrito e far durare più a lungo l'oscillazione. Ho scoperto che 5 lb (2 x 2½) sul pendolo rotante e 7½ lb (3 x 2½) sugli altri due funzionano abbastanza bene. Nota che l'aggiunta di più peso generalmente non cambia la frequenza del pendolo.
• Ogni volta che fai oscillare i pendoli per fare un nuovo disegno, le fasi e le ampiezze relative di ciascun pendolo varieranno. Prova da qualche parte il pendolo rotante ei pendoli laterali stanno inizialmente facendo cerchi nella stessa direzione o in direzioni opposte. Prova da qualche parte i pendoli laterali oscillano inizialmente in fase per formare una linea diagonale.

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Cose di cui avrai bisogno

• Legname:
  • Compensato 1 3/4 'x 3'x3' per il piano del tavolo
  • 4 1½ 'x 1½' x 40 'per le gambe (circa 14' in totale)
  • 4 1½ 'x 8' x 12 'per tutori per gambe (circa 4' in totale)
  • 4 tasselli da 3/4 'x 4' per pendolo e alzapenna
  • Quercia 1 3/4 'x 1½' x 30 'da tagliare per supporti del pendolo e altro
  • 1 tavola da 11 'x 11' x 1/8 'per piattaforma per contenere carta
• Negozio hardware:
  • Nippli per tubi metallici lunghi 3 3/4 'x 5' (sezione idraulica)
  • Boccole per tubi in metallo da 3 3/4 'a 1'
  • 3 fascette in acciaio da 1 '
  • 4 piastre di metallo da 1¼ 'x 4' (o 2 piastre da 1¼ 'x 8' tagliate a metà)
  • 1 grande rondella metallica con diametro esterno 2½ ', diametro interno 1', per giunto cardanico
  • 1 occhiello a vite per sollevatore penna
  • Varie punte da trapano: 3 'circolari, 3/4', 1/8 ', ecc.
  • Varie viti n.10 (1 ', 1¼', 1½ ', 1¾', 2 ', 3')
  • Alcune unghie sottili
  • Strumenti: trapano, sega, martello, metro a nastro, lima, carta vetrata, ecc.
• Negozio di articoli sportivi:
  • Pesi da 2½ libbre con foro da 1 ', da 8 a 12 di essi
• Negozio di articoli per l'arte:
  • 2 1/2 'x 1/4' x 30 'balsa (e forse uno o due di riserva)
  • Varie penne come: Silver Uni-Ball GEL Impact, Pigma Graphic 1 (1,0 mm) e Sakura Identi Pen.
  • Alcuni nastri e elastici
  • Carta, 8½ 'x 11' (o 9 'x 12') un po 'nero, un po' bianco