Ein Harmonograph ist ein mechanisches Gerät, das mit schwingenden Pendeln Bilder zeichnet. Dieser besondere Harmonograph wurde von Karl Sims entworfen[1] Es wird jedoch angenommen, dass Harmonografen im Jahr 1844 ursprünglich vom schottischen Mathematiker Hugh Blackburn erfunden wurden. Es gibt andere Arten von Harmonographen, aber dieser 3-Pendel-Rotationstyp bietet eine Vielzahl von angenehmen Ergebnissen und ist ziemlich einfach zu bauen, wenn Sie sich auf ein Design festgelegt und die entsprechenden Materialien und Werkzeuge erworben haben. Dies ist ein großartiges Projekt mit Kindern und kann in endlosen Experimenten neue Arten von geometrischen Designs erstellen.

Zwei seitliche Pendel schwingen im rechten Winkel zueinander, wobei die Arme mit einem Stift verbunden sind. Einer bewegt den Stift von einer Seite zur anderen und der zweite bewegt ihn von vorne nach hinten auf dem Papier. Ein drittes "rotierendes" Pendel bewegt das Papier, indem es auf irgendeiner Achse oder in kreisförmigen Bewegungen schwingt, während der Stift darauf zeichnet. Die kombinierten Bewegungen aller drei Pendel erzeugen die resultierende Zeichnung.

Schritte

  1. 1 Baue einen stabilen Tisch. Diese Tischplatte ist ein 3'x3 'Quadrat von 3/4 "dickem Sperrholz. Die Beine sind 1½" x 1½ "Quadrat und ungefähr 37" lang, mit den dreieckigen Klammern, die von 1½ "x 8" x 12 "hölzerne Stücke geschnitten werden Die Beine werden etwas gespreizt, um dem Tisch Stabilität zu verleihen und dem Drehpendel zu ermöglichen, ohne ein Bein zu schlagen.
    • Schrauben und / oder kleben Sie zuerst die Streben an die Beine, und dann schneiden Sie ihre Spitzen in einem leichten Winkel mit einem Tisch oder einer Kreissäge.
    • Stellen Sie die Beinlängen auf eine Tischhöhe von ca. 37 "ein.
    • Wenn Sie in der Lage sein möchten, den Tisch durch Türöffnungen zu montieren, ohne die Beine abzunehmen, benötigen Sie möglicherweise etwas kürzere Beine und Pendel.
  2. 2 Bohren Sie Löcher für die Pendel. Bohren Sie 3 Löcher von 3 "Durchmesser durch die Tischoberfläche, damit die Pendel durchhängen können. Das Loch für das Drehpendel sollte in einer Ecke etwa 8" von jeder Seite zentriert sein, gerade unterhalb der Beinstütze. Die anderen beiden Löcher sollten in der Nähe der gegenüberliegenden Kanten, etwa 8 "von der gemeinsamen Seite und 3" von der anderen Seite ausgerichtet sein. Dazu benötigen Sie einen speziellen großen Kreisbohrer. Alternativ können Sie zuerst ein kleineres Loch bohren und dann mit einer Stichsäge eine breitere Öffnung schneiden.
  3. 3 Befestigen Sie zwei Metallplatten (ca. 1¼ "x 4") an den Seiten der beiden seitlichen Pendellöcher und bohren Sie eine kleine Vertiefung in die Mitte jeder Platte.
    • Beginnen Sie die Einkerbung in der Metallplatte mit einem kleinen Bohrer (z. B. 1/8 ") und fahren Sie dann mit einem größeren Bit (z. B. 1/4") fort. Pass auf, dass du nicht den ganzen Weg durchbohrst.
    • Wenn Sie nicht über eine gute Bohrmaschine verfügen, kann es einfacher sein, die Vertiefungen der Platten auf dem Tisch zu positionieren, nachdem Sie die Drehpunkte mit den darunter liegenden Schrauben erstellt haben, da es schwieriger sein kann, die Schrauben später in den Blöcken richtig auszurichten die Einbuchtungen.
  4. 4 Baue die Pendel. Die Pendelwellen werden aus 4 'langen 3/4 "Holzdübeln hergestellt. Hartholzblöcke, 3/4" x 1½ "Eiche, werden als Drehpunkte verwendet, so dass die Pendel ruhen und auf dem Tisch mit minimaler Reibung schaukeln können zwei seitliche Pendel, verwenden Sie 5 "lange Blöcke, und für das Drehpendel, verwenden Sie einen 2¼" langen Block. Bohren Sie ein 3/4 "Loch durch die Mitte von jedem Block und Schrauben 1¼" # 10 Schrauben durch jedes Ende. Die Spitzen Die Schrauben ruhen in den Vertiefungen der Metallplatten auf dem Tisch, um sie während des Schaukelns in Position zu halten.
  5. 5 Führen Sie einen Dübel durch das 3/4 "Loch in jedem Drehpunktblock ein. Kleben und / oder schrauben Sie sie so, dass die Schraubenspitzen 12 "vom oberen Ende des Dübels und nach unten gerichtet sind. Das Pendel sollte 36" unter der oberen Oberfläche des Tisches mit ungefähr 1 "Abstand vom Boden hängen.
  6. 6 Baue das Gimbal. Das Drehpendel benötigt einen kardanischen Mechanismus, der es erlaubt, in jede Richtung zu schwingen. Diese besteht aus einer großen Metallscheibe mit 2½ "Außen- und 1" Innendurchmesser. Die Unterlegscheibe ruht auf Schraubenspitzen, die unter dem Tisch herausragen, und dann ruht das Pendel auf der Unterlegscheibe. Auf jeder Seite Paare von Vertiefungen in die Unterlegscheibe bohren, die zwischen den Seiten um 90 Grad versetzt sind, um ein Schaukeln auf zwei senkrechten Achsen zu ermöglichen.
    • Hier sind Ansichten des Drehpendels von oben und unterhalb des Tisches. Beachten Sie in der Ansicht von unten die Eichenblöcke (3/4 "x 1½" x 5 "), die die zwei Schrauben (1¾" # 10) stützen, die nach oben und diagonal hervorstehen.
  7. 7 Feilen Sie die unteren Kanten dieser Blöcke nach Bedarf ab, damit das Pendel beim Schwenken nicht auf sie trifft. Feilen Sie gegebenenfalls die Ecken des Drehpunktblocks herunter, damit er beim Schwenken nicht auf den Tisch schlägt.
  8. 8 Befestigen Sie die Gewichte. 2 ½ lb heben Gewichte aus einem Sportgeschäft gut funktionieren, aber in der Regel haben ein 1 "Innenloch. Sie können mehrere Gewichte stapeln und schieben Sie sie zusammen auf die 3/4" Pendeldübel mit einem 5 "langen 3/4" Metallrohr Nippel, mit einer 3/4 "bis 1" Buchse auf das untere Ende geschraubt. Eine 1 "Stahlklammer, die am Dübel befestigt ist, fixiert die Gewichte vor dem Abgleiten und ermöglicht eine einfache Einstellung der Gewichtshöhe, um unterschiedliche Schwingfrequenzen zu erhalten.
  9. 9 Erstellen Sie die Papierplattform. Schneiden Sie etwa 1 "von der Spitze des Drehpendels, so dass es etwas niedriger als die anderen beiden ist. Dann montieren Sie ein 11" x11 "Quadrat von dünnen 1/8" Brett an der Spitze dieses Pendel, mit einem kleinen Eichenblock zur Unterstützung mit einem 3/4 "Loch für den Dübel geklebt.
    • Wickeln Sie etwas Klebeband um die Spitze des Dübels, um einen festen Sitz zu bekommen, oder kleben Sie es einfach an.
    • Verwenden Sie zwei Gummibänder oder einige Clips, um das Papier auf der Plattform zu halten.
  10. 10 Erschaffe die Arme. Verbinden Sie einen 30 "langen Balsa-Stab mit einem dünnen Nagel an der Spitze jedes lateralen Pendels.Biegen Sie den Nagel im Balsa etwas hin und her, damit sich der Arm leicht drehen und leicht nach oben und unten bewegen kann. Das Nagelloch wird sich während des Gebrauchs langsam lockern.
  11. 11 Befestigen Sie die beiden Arme wie abgebildet mit einem doppelten Gummiband. Beachten Sie, dass eine stabilere Lösung für diese Arme, die nicht so schnell verschleißt, notwendig ist, wenn Sie Ihren Harmonographen regelmäßig verwenden möchten, z. B. in einem Museum.
  12. 12 Mode einen Stifthalter. Um einen einfachen Stifthalter zu machen, bohren Sie ein 1/2 "Loch am Ende eines Armes und schneiden Sie ungefähr 4" in die Mitte des Armes, um ein Wäschestiftähnliches Gerät zu machen. Alternativ kleben Sie einfach eine echte Wäscheklammer an das Ende eines der Arme. Bilder beider Versionen werden angezeigt.
  13. 13 Machen Sie den Stiftheber. Es ist bequem, den Stift sanft zu heben und zu senken, ohne die Bewegung der Pendel zu stören. Stecken Sie dazu einen 30-Zoll-Stab in ein Loch nahe der Mitte des Tisches, und zwar so weit von der Papierplattform entfernt, dass er nicht von diesem berührt wird (etwa 12 Zoll vom Drehpendelloch entfernt).
  14. 14 Befestigen Sie einen Eichenblock unter dem Tisch für ein tieferes Loch und bessere Unterstützung.
  15. 15 Binde eine Schnur an die Balsa-Arme, wo sie miteinander verbunden sind, führe sie durch ein Schraubenauge oben auf der Stange und zurück zu einer kleinen Klemme oder Nut, wo sie den Stift über dem Papier halten kann, bis du es bist bereit, es zu senken.