HARMONOGRAAF - DEF - 38

Met een Harmonograaf is het mogelijk verschillende Lissajousfiguren te maken. Je kan verschillende figuren maken door de frequenties van de trillingen (met een uitwijking loodrecht ten opzichte van elkaar) te variëren. Daarnaast kan je ook de beginuitwijking variëren. Verder is er gekozen voor een ontwerp met een verstelbare massa. Omdat de opstelling groot is, is er tevens voor gezorgd dat de opstelling te demonteren is.

Step 1: Benodigdheden

MATERIALEN*

- Twee draadeinden (m6) met lengte 1000 mm;

- Twee stukken draadeinde (m4): 450 mm en 126 mm;

- Een blad hout van ongeveer 650 mm bij 420 mm met daarin twee gaten (center op 100 mm van de naastgelegen hoeken) met een diameter van 50 mm;

- Optioneel: houder voor blad met een minimale hoogte van 1000 mm;

- Vier koperen plaatjes van 30 mm bij 65 mm;

- Een plaatje hout van 220 mm bij 220 mm;

- Twee houten blokken van 120 mm bij 40 mm bij 20 mm met in de center een gat (m6);

- Twee houten blokken van 80 mm bij 40 mm bij 20 mm met op een hoogte van ongeveer 50 mm een gat (m4);

- Twee houten blokken van 40 mm bij 40 mm bij 20 mm;

- Twee hoeklijntjes met een hoogte en breedte van 30 mm;

- Bijbehorend: 8 schroeven;

- Twee ijzeren plaatjes (met afgeronde hoeken) van 110 mm bij 30 mm bij 5 mm met in de center een gat (m6) en op 13 mm van de rand twee gaten met daarin draad getapt voor twee schroefbouten (met daaraan een punt gemaakt) met een hoogte van 33 mm;

- 12 moeren (m6)

- 10 moeren (m4)

- 10 carosserieringen (m6) (overige uit het doosje kunnen later gebruikt worden als tegengewicht)

- 2 paperclips

- Lijm (epoxy, houtlijm)

- Ducktape

- Pen/ potlood/ stift

*Voor verduidelijking zie de tekeningen bij de volgende stap. Daar staan de maten van ons ontwerp in. Deze hoeven veelal niet precies te zijn. Het is wel belangrijk dat als iets in het midden moet (voor evenwicht bijvoorbeeld) dat dit ook in het midden zit.

GEREEDSCHAPPEN**

- Boor (m6, m4)

- Gatenzaag 50 mm

- IJzerzaag

- Houtzaag

- Schuurband en schuurpapier (zowel grof als fijn)

- Sneltap

- Lijmklemmen

- Hamer

- Schroevendraaier

- Kraspen

- Schuifmaat

- Sleutel (m4 moer en m6 moer)

- Waterpas

**Meerendeel van deze lijst is om de op maat gemaakte materialen uit de materialenlijst te fabriceren. Niet elk gereedschap wordt dus nu gebruikt nadat de materialen op maat zijn gemaakt (zoals ze staan in de materialenlijst).

Step 2: Bevestigen

BEVESTIGING 1 Scharnierpunten slingers:

- In de ijzeren plaatjes kunnen de twee schroefbouten met de punt dezelfde kant op in de gaten met het draadeinde worden gedraaid. Houd er rekening mee de m6 moer boven het gat (aan de kant van de kop) te bevestigen (zo blijven de schroefbouten op hun plek). Op deze manier kan de slinger zo meteen waterpas worden gesteld. Het draadeind grootte m6 kan door het middelste gat worden gehaald in de volgorde: moer (m6), carosseriering (m6), plaatje, carosseriering (m6), moer (m6). Dit doe je voor de slinger waar het blad op komt op een hoogte van 50 mm van de einde en voor de slinger waar de pen aan komt op een hoogte van 100 mm van het einde.

Zie ook de eerste tekening

- Om de gaten op het houten blad kunnen de koperen plaatjes worden gelijmd (met de epoxy variant). In het midden kunnen kleine gaatjes worden gemaakt met de kraspen waar de schroefbouten in zullen vallen. Dit zal er voor zorgen dat de scharnierpunten die we net hebben bevestigd niet zullen verschuiven. De beweging zal dus loodrecht ten opzichte van elkaar blijven.

Zie ook de tweede tekening

BEVESTIGING 2 Blad voor papier:

- Aan één blokje (120 mm bij 40 mm bij 20 mm) kunnen de twee kleinste houten blokjes worden vastgelijmd (met de houtlijm) zodat de randen zullen samenvallen en er een inkeping is in het midden. Dit kan even worden vastgezet met lijmklemmen tot dat de lijm hard is. Als dit klaar is kan het kleine houten plaatje hierop (in het midden!) worden vastgelijmd (doe dit zo de de randen evenwijdig zullen lopen). Wanneer droog, doe de slinger door het gat (zo dicht mogelijk bij het scharnierpunt) en bevestig dit in de reeds bekende volgorde: moer, ring, hout, ring, moer. Zorg er hierbij voor dat de langste kant van het houten blokje evenwijdig loopt met de langste kant van het ijzeren plaatje/ scharnierpunt.

Zie ook de derde tekening

BEVESTIGING 3 scharnierpunt voor pen:

- Bevestig met de hoeklijntjes de houten blokken (80 mm bij 40 mm bij 20 mm) op het houten blok (120 mm bij 40 mm bij 20 mm). Denk er aan om eerst even af te tekenen, dan voor te boren en vervolgens met de schroevendraaier in een handige volgorde deze vast te zetten (dus eerst één kant op het kleine blokje voor beide blokjes en vervolgens op het grotere blok; zo kom je er nog wel gemakkelijk bij). Het is belangrijk dat de gaten voor de as zich zo ver mogelijk van het grote houten blok bevinden.

- Het kleine stuk draadeinde m4 (as) moet nu door de twee gaten worden geregen in de volgorde: moer (m4), hout, moer (m4) - open stuk - moer (m4), moer (m4) (de tweede moer zorgt er voor dat niks losdraait, je zou ook een nylockmoertje kunnen gebruiken), carosseriering (m6) - klein open stuk - carosseriering (m6), moer (m4), moer (m4) (ook hier geldt weer: nylockmoer kan ook voldoen) - open stuk - moer (m4), hout, moer (m4).

- Nu volgt de moeilijkste stap, de stap waar alles mis kan gaan. Het is belangrijk dat stappen als volgt worden opgevolgd: Tussen de twee carosserieringen van net (op het kleine open stukje) bevestig je aan de ONDERKANT het lange stuk m4. Deze moet aan de achterkant (de kant die zo meteen het verste van het blad met het papier er op zal staan) ongeveer 100 mm uitsteken. Het overige deel zo op deze manier in het midden van het blad met papier uitkomen. Omdat op deze manier de ringetjes niet parallel zullen blijven ten opzichte van elkaar bevestigen we een klein reststukje met dezelfde dikte (stukje m4) aan de ringen, maar dan BOVEN de as. Daarnaast is het zeer belangrijk dat alles goed vast zit; hiermee wordt bedoeld dat niks kan verschuiven maar wel kan draaien. De ringen zijn het draaipunt van de pen zodat deze altijd op het papier zal worden gedrukt. De lange as waaraan de pen zit mag niet draaien op schommelen. Daarom is het volgende vooronderzoek van belang. Zet dit eerst vast met tape. Maakt een testtekening. Zit alles vest genoeg? dan kan je dit draaipunt vastlijmen waarbij je er op let dat je niet de ringen per ongeluk vastmaakt aan de as.

Optionele toevoeging:

- Aan het einde van het stuk m4, waar de pen moet worden bevestigd, kan een klein houten blokje met daarin een groot gat (waar een pen gemakkelijk door kan) en gat aan een kant hier loodrecht op (m4), worden bevestigd. Dit maakt het mogelijk de pen goed vast te zetten en uit te wisselen. Daarnaast wordt door dit gewicht te pen harder op het papier gedrukt. Dit moet misschien worden gecompenseerd (vanwege te veel wrijving) door aan de andere kant ringetjes te bevestigen als tegengewicht.

Doe je dit niet, dan kan je altijd de pen (e.d) vastplakken met tape aan de as. Dit moet niet kunnen kantelen!

BEVESTIGING 4 combineren:

- Vervolgens kunnen de slingers door de gaten gehangen worden. Hierbij moeten de punten van de schroefbouten vallen in de gaatjes gemaakt op de koperen plaatjes. De langste kant van de slingers moet beneden uitkomen, op dit lange stuk kunnen gewichten worden bevestigd. Op het bovenste gedeelte zal bij één slinger het blad komen en bij de andere slinger de as met de pen. Zorg er voor dat de pen in het midden boven het blad komt zodat deze niet van het papier zal raken als de slingers een uitwijking krijgen.

Step 3: Meten

Daarna kunnen de gewichten (denk hierbij houten blokken en ringen) worden bevestigd aan de draadeinden. Door de gewichten gelijk te houden maar niet op dezelfde hoogte te plaatsen, kunnen de frequentie's van de slingers van elkaar verschillen. Hierdoor ontstaat er een ander lissajousfiguur. Het is dus van belang dat de gewichten omhoog en omlaag kunnen worden geschoven langs de as. De houten blokken moeten dus een gat door zich heen hebben geboord. Hierdoor kunnen de draadeinden worden geschoven. Het blok kan worden vastgezet met moeren (m6).

Bij ons werd het mooiste resultaat behaald door de twee zware blokken helemaal onderop te plaatsen. Dit lissajousfiguur leek op een gekromd net. Nu volgt de zoektocht naar meer verhoudingen die 'mooie' figuren opleveren!

Step 4: Eindresultaat

Dit is hoe de harmonograaf uiteindelijk is geworden!

Gemaakt door:

Jomi, Ruben en Brenda (groep 38)

Instructable gemaakt door:

Brenda