Máy ghi âm là một thiết bị cơ học sử dụng các con lắc lắc để vẽ hình. Đồng hồ hài đặc biệt này được thiết kế bởi Karl Sims nhưng đồng hồ hài nói chung được cho là ban đầu được phát minh vào năm 1844 bởi nhà toán học người Scotland Hugh Blackburn. Có nhiều loại đồng hồ điều hòa khác, nhưng loại quay 3 con lắc này cho nhiều kết quả dễ chịu và khá dễ chế tạo khi bạn đã xác định được thiết kế và đã có được vật liệu và công cụ thích hợp. Đây là một dự án tuyệt vời để làm với trẻ em và có thể dẫn đến vô số thí nghiệm tạo ra các kiểu thiết kế hình học mới.
Hai con lắc bên lắc lư qua lại vuông góc với nhau với các cánh tay nối với một cây bút. Một người di chuyển bút từ bên này sang bên kia, và thứ hai di chuyển nó từ trước ra sau trên giấy. Một con lắc "quay" thứ ba di chuyển tờ giấy bằng cách lắc lư trên bất kỳ trục nào hoặc chuyển động tròn, trong khi cây bút đang vẽ trên đó. Chuyển động tổng hợp của cả ba con lắc tạo ra hình vẽ kết quả.
-
Harmograph1_164 -
Harmonograph2_854 -
Harmonograph3_311
Các bước
Bước 1. Dựng một cái bàn chắc chắn
Mặt bàn này là một hình vuông 3'x3 'bằng ván ép dày 3/4 ". Chân là hình vuông 1½" x 1½ "và dài khoảng 37", có nẹp hình tam giác được cắt từ miếng gỗ 1½ "x 8" x 12 ". chân hơi dang ra để tạo lực cho bàn và cho phép con lắc quay lắc lư mà không va vào chân.
-
Bắt vít và / hoặc dán các nẹp vào chân trước, sau đó cắt các nẹp của chúng với nhau theo một góc nhỏ bằng bàn hoặc cưa tròn.
Tạo một máy hát hài quay ba con lắc Bước 1 Bullet 1 -
Điều chỉnh độ dài của chân để có chiều cao mặt bàn khoảng 37.
Tạo một máy hát hài quay ba con lắc Bước 1 Bullet 2 -
Nếu bạn muốn có thể lắp bàn qua các ô cửa mà không cần tháo chân ra, bạn có thể cần chân và mặt dây ngắn hơn một chút.
Tạo một máy hát hài quay ba con lắc Bước 1 Bullet 3
Bước 2. Khoan lỗ cho các con lắc
Khoan 3 lỗ có đường kính 3 "qua mặt bàn để treo các con lắc qua. Lỗ cho con lắc quay phải được căn giữa một góc khoảng 8" từ mỗi bên, vừa cách với nẹp chân bên dưới. Hai lỗ còn lại nên được căn chỉnh gần các cạnh đối diện, cách mặt chung khoảng 8 "và cách mặt còn lại 3". Bạn sẽ cần một mũi khoan tròn lớn đặc biệt cho việc này. Ngoài ra, trước tiên bạn có thể khoan một lỗ nhỏ hơn, sau đó cắt một lỗ rộng hơn bằng ghép hình.
Bước 3. Gắn hai tấm kim loại (khoảng 1¼ "x 4") vào các mặt của hai lỗ con lắc bên, và khoan một vết lõm nhỏ ở giữa mỗi tấm
-
Bắt đầu vết lõm trên tấm kim loại bằng một mũi khoan nhỏ (chẳng hạn như 1/8 ") và sau đó tiếp tục với một mũi lớn hơn (chẳng hạn như 1/4"). Hãy cẩn thận để không khoan qua tất cả các con đường.
Tạo một máy hát hài quay ba con lắc Bước 3 Bullet 1 - Trừ khi bạn có máy khoan bấm tốt, nếu không, việc định vị các vết lõm của tấm trên bàn có thể dễ dàng hơn sau khi bạn tạo các khối điểm tựa bằng các vít nhô ra bên dưới, vì sau này có thể khó định vị chính xác các vít trong các khối để căn chỉnh với các vết lõm.
Bước 4. Xây dựng các con lắc
Các trục con lắc được làm từ chốt gỗ có đường kính 4 'dài 3/4 ". Các khối gỗ cứng, gỗ sồi 3/4" x 1½ ", được sử dụng làm điểm tựa để các con lắc có thể tựa và đung đưa trên bàn với ma sát tối thiểu. hai mặt dây chuyền bên, sử dụng khối dài 5 "và đối với con lắc quay, sử dụng khối dài 2¼". Khoan một lỗ 3/4 "qua tâm của mỗi khối và vặn các vít 1¼" # 10 qua mỗi đầu. Các đầu các vít sẽ nằm trong các vết lõm của các tấm kim loại trên bàn để giữ chúng cố định trong khi đung đưa.
Bước 5. Chèn chốt chặn qua lỗ 3/4 "trong mỗi khối điểm tựa
Dán keo và / hoặc vặn chúng sao cho các đầu vít cách đầu trên của chốt 12 "và hướng xuống dưới. Con lắc phải treo xuống 36" bên dưới bề mặt trên của bàn với khoảng hở cách sàn khoảng 1 ".
Bước 6. Xây dựng gimbal
Con lắc quay cần một cơ chế gimbal cho phép nó lắc lư theo bất kỳ hướng nào. Cái này được làm từ một vòng đệm kim loại lớn với đường kính 2½ "bên ngoài và 1" bên trong. Máy giặt nằm trên các đầu vít nhô ra từ dưới bàn, và sau đó con lắc nằm trên máy giặt. Khoan các cặp vết lõm vào máy giặt ở mỗi bên, lệch 90 độ giữa các bên, để cho phép lắc theo hai trục vuông góc.
-
Dưới đây là hình ảnh của gimbal con lắc quay từ trên xuống dưới bảng. Ở chế độ xem từ bên dưới, hãy lưu ý các khối gỗ sồi (3/4 "x 1½" x 5 ") hỗ trợ hai vít (1¾" # 10) nhô lên trên và theo đường chéo.
Tạo một máy hát hài quay ba con lắc Bước 6 Bullet 1
Bước 7. Dẹp các cạnh dưới cùng của các khối này khi cần thiết để con lắc không va vào chúng khi nó lắc lư
Tương tự như vậy, dũa các góc của khối điểm tựa xuống nếu cần thiết để nó không va vào mặt bàn khi đu đưa.
Bước 8. Gắn các quả nặng vào
Các quả nặng nâng 2,5 lb từ một cửa hàng đồ thể thao hoạt động tốt, nhưng thường có lỗ bên trong 1 ". Bạn có thể xếp chồng nhiều quả nặng và trượt chúng lại với nhau vào chốt con lắc 3/4" bằng cách sử dụng một ống kim loại 5 "dài 3/4" núm vú, với ống lót 3/4 "đến 1" được vặn vào đầu dưới. Một kẹp thép 1 "gắn vào chốt cố định tạ không bị trượt ra ngoài và cho phép dễ dàng điều chỉnh chiều cao của tạ để tạo ra các tần số lắc lư khác nhau.
Bước 9. Tạo nền tảng giấy
Cắt khoảng 1 "khỏi phần trên cùng của chốt con lắc quay để nó hơi thấp hơn hai phần còn lại. Sau đó, gắn một tấm ván mỏng hình vuông 11" x11 "1/8" lên đầu con lắc này, sử dụng một khối gỗ sồi nhỏ được dán vào nó để hỗ trợ, với một lỗ 3/4 "cho chốt.
-
Quấn một số băng quanh đầu chốt để có độ khít hoặc chỉ dùng keo dán lên.
Tạo một máy hát hài quay ba con lắc Bước 9 Bullet 1 -
Sử dụng hai dây chun hoặc một số kẹp để giữ giấy cố định trên bệ.
Tạo một máy hát hài quay ba con lắc Bước 9 Bullet 2
Bước 10. Tạo cánh tay
Nối một thanh balsa dài 30 vào đầu mỗi con lắc bên bằng một chiếc đinh mỏng. Gập chiếc đinh qua lại một chút trong balsa để cánh tay quay nhẹ nhàng và di chuyển lên xuống một chút. Lỗ đinh sẽ từ từ nới lỏng hơn nữa trong quá trình sử dụng.
Bước 11. Gắn hai cánh tay lại với nhau bằng dây chun gấp đôi như hình
Lưu ý rằng nếu bạn định sử dụng đồng hồ hài của mình thường xuyên, chẳng hạn như trong môi trường bảo tàng, thì một giải pháp mạnh mẽ hơn cho những cánh tay không bị mòn nhanh này có thể là cần thiết.
Bước 12. Thời trang một ống đựng bút
Để làm một chiếc ống đựng bút đơn giản, hãy khoan một lỗ 1/2 "ở phần cuối của một cánh tay và cắt khoảng 4" xuống giữa cánh tay để làm một thiết bị giống như chiếc ghim quần áo. Ngoài ra, bạn chỉ cần dán một chiếc ghim quần áo thật vào phần cuối của một trong hai cánh tay. Hình ảnh của cả hai phiên bản được hiển thị.
Bước 13. Thực hiện nâng bút
Thật tiện lợi khi có thể nâng và hạ bút nhẹ nhàng mà không làm ảnh hưởng đến chuyển động của các con lắc. Để thực hiện việc này, hãy cắm một cây sào 30 "vào một lỗ gần tâm bàn, vừa đủ xa với bệ giấy để nó không bị nó đâm vào (cách lỗ của con lắc quay khoảng 12").
Bước 14. Đính một khối gỗ sồi dưới mặt bàn để có lỗ sâu hơn và hỗ trợ tốt hơn
Bước 15. Buộc một sợi dây vào các cánh tay balsa nơi chúng được kết nối với nhau, dẫn nó qua một mắt vít trên đầu cực, và quay trở lại một khe hoặc rãnh nhỏ để có thể giữ bút ở vị trí phía trên giấy cho đến khi bạn sẵn sàng hạ nó xuống
Video - Bằng cách sử dụng dịch vụ này, một số thông tin có thể được chia sẻ với YouTube
Kết quả
- Để đơn giản hóa mọi thứ, bạn có thể khóa con lắc quay bằng cách bỏ lật quả nặng đó để nó nằm trên sàn và ngăn không cho bệ giấy lắc lư. Gắn các quả nặng khác ở vị trí thấp nhất của chúng để bắt đầu, vì tốc độ bút chậm hơn có xu hướng cho đường nét mượt mà hơn. Nếu hai con lắc khác lắc lư đồng thời với cùng tần số, bạn sẽ nhận được các mẫu hình tròn, hình elip hoặc đường thẳng đơn giản. Nếu tần số của chúng hơi khác nhau, họa tiết sẽ từ từ thay đổi từ vòng tròn thành đường thẳng và ngược lại khi nó phân rã, điều này sẽ tạo ra thiết kế giống mắt. Khi các tần số rất khác nhau, bạn có thể nhận được kết quả tìm kiếm hỗn loạn. Tuy nhiên, nếu bạn tìm thấy một vị trí gần với tỷ lệ "hài hòa" của các tần số như 3: 2 hoặc 4: 3, bạn có thể nhận được các hình Lissajous, hình số tám hoặc hình dạng giống như con cá.
- Tác dụng của con lắc quay thứ 3 làm tăng nhiều loại kết quả có thể có. Một số thiết kế tốt nhất xảy ra khi ba con lắc đều lắc ở các tần số giống nhau nhưng hơi khác nhau, với con lắc quay sẽ lắc lư theo chuyển động tròn. Lưu ý rằng khối lượng của bệ giấy ở phía trên của con lắc quay làm cho nó dao động với tần số chậm hơn một chút khi tất cả các quả nặng ở vị trí thấp nhất của chúng, vì vậy bạn sẽ nâng một cái lên một chút nếu bạn muốn nó trùng với tần số của cái kia hai.
- Các thiết kế hình sao khác nhau có thể được thực hiện bằng cách nâng quả nặng lên cả hai mặt dây chuyền bên, hoặc chỉ con lắc quay, để tạo ra tỷ số tần số điều hòa. Tỷ lệ 3: 2 thường tạo ra các ngôi sao 5 cánh và tỷ lệ 4: 3 có xu hướng tạo ra các hình ngôi sao 7 cánh.
Lời khuyên
- Thay cho giấy và bút, hãy thử một khay cát mịn hoặc bột, và một chiếc đinh hoặc que nhọn. Các mẫu là vô thường nhưng cho phép thử nghiệm liên tục trong khi bạn đang cảm nhận thiết bị.
- Điều chỉnh chiều cao quả nặng của con lắc để thay đổi tần số dao động của nó. Tần số của một con lắc thay đổi theo tỷ lệ nghịch với căn bậc hai chiều dài của nó, do đó, để dao động nhanh gấp đôi, chiều dài giữa điểm tựa và khối tâm của nó cần bằng 1/4 chiều dài ban đầu (có thể không thực tế với máy ghi âm này). Đối với tần suất tăng 3: 2 hoặc 4: 3, trọng số sẽ tăng lên khoảng 19 "hoặc 15" tương ứng, mặc dù bạn có thể nên thực hiện một số kiểm tra thời gian để tìm và đánh dấu các độ cao này bằng thực nghiệm.
- Thử nghiệm với bút và bút dạ với nhiều loại và màu sắc khác nhau. Nói chung, bút rộng hoặc bút dạ mỏng dường như hoạt động tốt nhất. Dưới đây là một số hoạt động tốt:
- Uniball GEL Impact màu Bạc, sử dụng trên giấy đen hoặc tối.
- Pigma Graphic 1 (1.0mm) màu đen, sử dụng trên giấy trắng hoặc giấy nhạt.
- Bút nhận diện Sakura màu đen, tím, … sử dụng trên giấy trắng hoặc giấy nhạt.
- Thêm khối lượng nhiều hơn vào con lắc để chống lại ma sát và làm cho quá trình dao động kéo dài hơn. Tôi thấy rằng 5 lb (2 x 2½) trên con lắc quay và 7½ lb (3 x 2½) trên hai con lắc còn lại hoạt động khá tốt. Lưu ý rằng việc thêm nhiều quả nặng hơn thường không làm thay đổi tần số của con lắc.
- Mỗi lần bạn xoay các con lắc để tạo một hình vẽ mới, các pha và biên độ tương đối của mỗi con lắc sẽ khác nhau. Thử ở đâu đó con lắc quay và các con lắc bên lúc đầu tạo thành các vòng tròn giống nhau hoặc ngược chiều nhau. Hãy thử ở một nơi nào đó mà các con lắc bên lúc đầu đang đung đưa theo pha để tạo thành một đường chéo.
