Come realizzare un armografo rotativo a tre pendoli: 15 passaggi

2024 Autore: Robert Blare | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 07:47

Un armonografo è un dispositivo meccanico che utilizza pendoli oscillanti per disegnare immagini. Questo particolare armonizzatore è stato progettato da Karl Sims, ma si ritiene che gli armografi in generale siano stati originariamente inventati nel 1844 dal matematico scozzese Hugh Blackburn. Esistono altri tipi di armografi, ma questo tipo rotante a 3 pendoli offre un'ampia varietà di risultati piacevoli ed è abbastanza facile da costruire una volta che hai deciso 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 creando nuovi tipi di disegni geometrici.

Due pendoli laterali oscillano avanti e indietro ad angolo retto l'uno con l'altro con i bracci collegati a una penna. Uno sposta la penna da un lato all'altro e il secondo la sposta dalla parte anteriore a quella posteriore sulla carta. Un terzo pendolo "rotativo" muove la carta oscillando su un qualsiasi asse o con movimenti circolari, mentre la penna disegna su di essa. I movimenti combinati di tutti e tre i pendoli generano il disegno risultante.

• 

• 

• 

Passi

Passaggio 1. Costruisci un tavolo robusto

Questo piano del tavolo è un quadrato 3'x3' di compensato spesso 3/4". Le gambe sono quadrate 1½" x 1½" e lunghe circa 37", con bretelle triangolari tagliate da pezzi di legno 1½" x 8"x 12". Il le gambe sono leggermente allargate per dare forza al tavolo e per consentire al pendolo rotante di oscillare senza colpire una gamba.

• Avvitare e/o incollare prima le bretelle alle gambe, quindi tagliare le parti superiori con una leggera angolazione con un tavolo o una sega circolare.

  

• Regolare 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.

  

Passaggio 2. Praticare i 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 supporto 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 punta da trapano circolare grande speciale per questo. In alternativa, puoi prima praticare un foro più piccolo, quindi tagliare un'apertura più ampia con un seghetto alternativo.

Passaggio 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

• Iniziare la rientranza nella piastra metallica con una punta da trapano piccola (come 1/8") e poi continuare con una punta più grande (come 1/4"). Fare attenzione a non perforare fino in fondo.

  

• A meno che non si disponga di un buon trapano a colonna, potrebbe essere più semplice posizionare le rientranze delle piastre sul tavolo dopo aver creato i blocchi di fulcro con le viti sporgenti in basso, perché può essere più difficile posizionare con precisione le viti nei blocchi in seguito per allinearle con le rientranze.

Passaggio 4. Costruisci i pendoli

Gli alberi del pendolo sono realizzati con tasselli in legno lunghi 4'' di diametro di 3/4". I blocchi di legno duro, 3/4" x 1½" di quercia, sono usati come fulcri in modo che i pendoli possano riposare e oscillare sul tavolo con il minimo attrito. Per il due pendoli laterali, utilizzare blocchi lunghi 5 "e per il pendolo rotante, utilizzare un blocco lungo 2¼". Praticare un foro da 3/4" attraverso il centro di ciascun blocco e avvitare viti da 1¼" n. 10 attraverso ciascuna estremità. Le punte delle viti riposeranno nelle rientranze delle piastre metalliche sul tavolo per mantenerle in posizione durante l'oscillazione.

Passaggio 5. Inserire un tassello attraverso il foro da 3/4" in ciascun blocco fulcro

Incollali e/o avvitali 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 circa 1" di distanza dal pavimento.

Passaggio 6. Costruisci il gimbal

Il pendolo rotante ha bisogno di un meccanismo cardanico che gli permetta di oscillare in qualsiasi direzione. Questo è costituito da una grande rondella di metallo 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.

• Ecco le viste del gimbal a 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 in diagonale.

  

Passaggio 7. Lima i bordi inferiori di questi blocchi secondo necessità in modo che il pendolo non li colpisca quando oscilla

Allo stesso modo, se necessario, limare gli angoli del blocco del fulcro in modo che non colpisca il tavolo durante l'oscillazione.

Passaggio 8. Attaccare i pesi

I pesi di sollevamento di 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 tubo metallico lungo 5" da 3/4". nipplo, con una boccola da 3/4" a 1" avvitata sull'estremità inferiore. Un morsetto in acciaio da 1" attaccato al tassello fissa i pesi dallo scivolamento e consente una facile regolazione dell'altezza del peso per dare diverse frequenze di oscillazione.

Passaggio 9. Creare la piattaforma cartacea

Taglia circa 2,5 cm dalla parte superiore del tassello del pendolo rotante, in modo che sia leggermente più basso degli altri due. Quindi monta un quadrato di 11 x 11 pollici di tavola sottile da 1/8 di pollice sulla parte superiore di questo pendolo, usando un piccolo blocco di quercia incollato ad esso per il supporto, con un foro da 3/4 per il tassello.

• Avvolgi del nastro adesivo intorno alla parte superiore del tassello per farla aderire bene, o semplicemente incollalo.

  

• Usa due elastici o delle clip per tenere la carta in posizione sulla piattaforma.

  

Passaggio 10. Crea le braccia

Collega un bastoncino di balsa lungo 30 alla parte superiore di ciascun pendolo laterale usando un chiodo sottile. Piega l'unghia avanti e indietro leggermente nella balsa per consentire al braccio di ruotare uniformemente e di muoversi leggermente su e giù. Il foro del chiodo si allenterà lentamente ulteriormente durante l'uso.

Passaggio 11. Fissare i due bracci insieme con un elastico raddoppiato come mostrato

Tieni presente che se prevedi di utilizzare l'armonografo regolarmente, ad esempio in un ambiente museale, potrebbe essere necessaria una soluzione più robusta per queste braccia che non si usurano così rapidamente.

Passaggio 12. Modella un portapenne

Per creare un semplice portapenne, pratica un foro da 1/2 "all'estremità di un braccio e taglia circa 4" al centro del braccio per creare un dispositivo simile a una molletta. In alternativa, incolla semplicemente una vera molletta da bucato all'estremità di uno dei bracci. Vengono mostrate le immagini di entrambe le versioni.

Passaggio 13. Realizzare il sollevatore della penna

È conveniente 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 (circa 12" dal foro del pendolo rotante).

Passaggio 14. Attacca un blocco di quercia sotto il tavolo per un foro più profondo e un supporto migliore

Passaggio 15. Lega una corda ai bracci di balsa dove sono collegati insieme, guidala attraverso un occhiello a vite sulla parte superiore del palo e torna indietro fino a un piccolo morsetto o scanalatura dove può tenere la penna in posizione sopra la carta finché non sei pronto per abbassarlo

Video - Utilizzando questo servizio, alcune informazioni potrebbero essere condivise con YouTube

Risultati

• Per semplificare le cose, puoi bloccare il pendolo rotante sganciando quel peso in modo che poggi sul pavimento e impedisca del tutto alla piattaforma di carta di oscillare. Attacca gli altri pesi nella posizione più bassa per iniziare, poiché una velocità della penna più lenta tende a dare 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 vicina a un rapporto "armonico" di frequenze come 3:2 o 4:3 puoi ottenere piacevoli figure di Lissajous, figure di 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 sì che oscilli a una frequenza leggermente più lenta quando tutti i pesi sono nella posizione più bassa, quindi dovresti alzarlo leggermente se vuoi che corrisponda alla frequenza dell'altro Due.
• Vari disegni a forma di stella possono essere realizzati sollevando pesi su entrambi i pendoli laterali, o solo sul pendolo rotante, per dare rapporti di frequenza armonici. 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 della carta e della 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 modificarne la 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 armografo). Per un aumento di frequenza di 3:2 o 4:3, i pesi verrebbero sollevati rispettivamente di circa 19" o 15", anche se probabilmente dovresti fare alcuni test di temporizzazione per trovare e contrassegnare queste altezze sperimentalmente.
• Sperimenta con penne e pennarelli di vario tipo e colore. In genere, le penne larghe o i pennarelli sottili sembrano funzionare meglio. Ecco alcuni che hanno fatto bene:
• Uniball GEL Impact in Argento, utilizzare su carta nera o scura.
• Pigma Graphic 1 (1,0 mm) 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 libbre (2 x 2½) sul pendolo rotante e 7½ libbre (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 si oscillano i pendoli per eseguire un nuovo disegno, le relative fasi e ampiezze di ciascun pendolo varieranno. Prova da qualche parte che il pendolo rotante e i pendoli laterali stanno inizialmente facendo cerchi nella stessa direzione o in direzioni opposte. Prova da qualche parte che i pendoli laterali inizialmente oscillano in fase per creare una linea diagonale.