Pendulum Wave

About: Technopolis, the flemisch science centre, highlights their coolest projects concerning Science, Technology, Robotics, Engineering, Arts and Mathematics on the brand new platform 'Technopolis STREAM'. Please ...

In tegenstelling tot wat je intuïtief zou denken, heeft de massa van een slinger geen invloed op z’n periode (de heen-en-weer-tijd). Alleen de lengte is van tel! Kijk maar naar de formule:

T=2π√(l/g) (*). Aangezien π en g constanten zijn, is de periode recht evenredig met de vierkantswortel van de lengte van de slinger. Daaruit volgt dat de frequentie (het aantal keer dat een slinger heen en weer gaat per tijdseenheid: f=1T ) omgekeerd evenredig is met de lengte van de slinger. Hoe korter de slinger, hoe hoger de frequentie.

In een pendulum wave zijn de lengtes van de slingers perfect op elkaar afgesteld. De langste slinger gaat per cyclus exact één keer minder heen en weer dan de op één na langste enzovoort. Dat wil zeggen dat na exact één cyclus alle slingers terug in hun beginpositie terechtkomen. Na een halve cyclus zijn de slingers om en om aan één kant te vinden. Staande en lopende golven wisselen elkaar af, schijnbare chaos vloeit voort in perfecte symmetrie. Dit prachtige samenspel van slingerlengtes levert een adembenemend schouwspel op!

(*): T = periode; l = lengte slinger; g = 9,81 m/s² (zwaartekrachtconstante)

Step 1: Lasercutting En Materialen.

Laser eerst alle onderdelen uit.

De file in bijlage heeft de 4 grondplaten (bovenste rij) en 4 platen met onderdelen die nested zijn voor 300x600 platen. Alles werd getekend voor 3mm mdf.

De groene lijnen zijn de onderdeel-nummering. Groen=graveren, zwart=snijden.

De markeringen zijn steeds zo aangebracht dat ze niet meer zichbaar zijn na assemblage.

Verder heb je nog nodig van materiaal:

  • 3x M5x35 bout
  • 29x zeskantige moer M5
  • 10x oogbout M5x30
  • 180x Rondel 25mm
  • 10x dubbele lusterklem (zo klein mogelijk)
  • min. 10m gevlochten koord diameter 1.5mm (bv. metserskoord)

Benodigde gereedschap:

  • lijmpistool
  • schuurpapier
  • lijmklemmen
  • steeksleutel voor M5
  • schaar
  • houtlijm

Step 2: Assemblage Bogen

  1. Leg 1A met markering omhoog en lijm er 1B tegen ertegen (markering naar beneden, oplijnen met lijmklemmen)
  2. Verwijder eventuele lijmresten in de holte van 1B.
  3. Schuur scharnierschijf uit 1B zodat deze dunner is dan de oorspronkelijke 3mm
  4. Leg het grote scharnierschijfje in 1B en lijm 1C ertegen (markering naar beneden, oplijnen met lijmklemmen). Steek enkele van de hulpstukken H1 of H2 in de gleuven om ook de gleuven opgelijnd te houden. Zorg dat er geen lijm komt in het scharniergat!
  5. Leg 2A met markering omhoog en lijm er 2B tegen ertegen markering naar beneden, oplijnen met lijmklemmen)
  6. Verwijder eventuele lijmresten in de holte van 2B.
  7. Schuur scharnierschijf uit B2 zodat deze dunner is dan de oorspronkelijke 3mm
  8. Leg het grote scharnierschijfje in 2B en lijm 2C ertegen (markering naar beneden, oplijnen met lijmklemmen). Steek enkele van de hulpstukken H1 of H2 in de gleuven om ook de gleuven opgelijnd te houden. Zorg dat er geen lijm komt in het scharniergat!

De twee zijstructuren van de constructie zijn nu klaar. Hou apart voor finale assemblage.

Step 3: Assemblage Onderlaag.

  1. Maak eerst 4 hulpstukjes om de onderlaag uit te lijnen. De hulpstukjes bestaan uit 3 plaatjes H1 of H2 (twee hulpstukjes van 3xH1 en twee hulpstukjes 3xH2). Lijm 3 plaatjes aan elkaar om 1 hulpstukje te maken.
  2. Leg 3A met markering omhoog en plaats de hulpstukjes in de correcte gaten.
  3. Lijm vervolgens 3B en 3C erop. Oplijning kan via de hulpstukjes
  4. 3Da en 3Db afschuren zodat de naad waar de valplank (3Dc) later valt mooi is afgerond
  5. Lijm vervolgens 3Da en 3Db op hun plaats. Gebruik klemmen om 3Db op te lijnen met de zijkant.
  6. Geheel opschuren

Opmerking: de platen zullen de neiging hebben om op te bollen tussen de hulpstukken. Gebruik klemmen om toe te klemmen.

Opmerking: indien je het geheel een kleurtje wil geven is het nu een goed moment om de bogen, de onderplaat, de valplaat (3Dc) en de overige 4 scharnierschijfjes te spuiten/verven

Step 4: Montage Steunstructuur

  1. Schuur de voeten van de bogen zo af dat de onderkant een beetje wigvormiger wordt. Dit om straks het geheel makkelijk in de gleuven te krijgen.
  2. 3Dc is de “valplaat”. De kanten waar deze grenst aan andere platen bij het neervallen afschuren en afronden zodat deze ruimte heeft om te vallen.
  3. De kleine scharnierschijfjes uit 1A, 1C, 2A en 2C afschuren zodat ze iets dunner zijn dan de oorspronkelijke 3mm
  4. Schuif scharnierschuifjes aan beide kanten over de spil van 3Dc
  5. Schuif de twee boogstructuren over de spil van 3Dc. Zorg ervoor dat de groeven aan de binnenkant staan.
  6. Schuif de laatste twee sharnierschijfjes over de spil van 3Dc
  7. Bovenstaande stappen kan je ook doen met de voeten van de bogen al lichtjes in de onderplaat geduwd. Dit geeft wat extra steun.
  8. Schuif de bogen volledig in de voegen van de onderplaat.

Step 5: Assemblage Trap

  1. Leg 4Aa met markering omhoog en lijm 4Ab er met markering naar beneden tegen (lijmklemmen). Lijn de onderkanten met elkaar op.
  2. Leg 4Bb met markering omhoog en lijm 4Bb er me met markering naar beneden tegen (lijmklemmen). Lijn de onderkanten met elkaar op.
  3. Schuif deze twee elementen in de gleuven van de bogen.
  4. Lijm elementen 5A (bovenste trede), 5B (onderste trede) en 5C op hun plaats met de markering naar boven.
  5. Wanneer de tredes vastgelijmd zijn, kan de volledige trap er worden afgehaald en geverfd worden.
  6. Lijm de trap op zijn plaats vast

Step 6: Assemblage Dak

  1. Neem de twee lange smalle dakbalken.
  2. Schuif hierover de d140-stukken tot de balk volledig vol zit.
  3. Neem aan beide uiteinde enkele d140-stukken eraf en lijm deze stukken terug op hun plaats. Voorzie genoeg lijm rond de gaten voor de dakbalken, zodat bij het drogen deze twe gelijmde uiteinden de rest vast houdt op hun plaats.
  4. Verven van dit gedeelte en de onderdelen d1 en d2
  5. Onderaan over de hele lengte wat papiertape plakken helpt om het geheel niet te hard te laten doorbuigen.

Step 7: Assemblage Pendels (10x)

  1. Neem de oogbout en schroef een moer tot tegen het oog.
  2. Hang vervolgens 18 rondellen over de bout en werk af met een moer onderaan

Step 8: Montage 6A

  1. Lijm met het lijmpistool de 10 dubbele lusterklemmen op 6A. Er zijn plaatsen gemarkeerd maar dit hoeft niet erg nauwkeurig. Zorg er wel voor dat er geen lijm boven de bovenrand van 6A uit komt en dat er genoeg speling is tussen bovenrand van lusterklem en bovenkant van 6A om nog wat touw-overschot te kunnen doorlaten.
  2. Schuif vervolgens 6A in de middelste gleuf van de bogen. De uitsparingen passen in de plaatjes 5A, 5B en de 5C’s ertussen.

Step 9: Afstelling Pendels

  1. Start met afstelling van de langste pendel:
    1. Neem een stuk touw van ongeveer 80 cm (= 2x lengte van de onderplaat)
    2. Steek het touw doorheen de gaatjes in 5A en door de lusterklem erboven.
    3. Je hebt nu onderaan een lus waaraan je d.m.v. en simpele ankersteek de pendel kan ophangen.
    4. Trek de pendel tot ongeveer 2.3 cm boven de valplaat en fixeer met de schroevendraaier het touw in de lusterklem
    5. Test de pendelfrequentie. Hef de valplaat op en laat deze vallen. Tel het aantal volle pendelbewegingen (heen én terug) dat de pendel maakt op 90 seconden. Dit moeten 100 pendelbewegingen worden.
      • · Zijn het er te veel: maak de pendel iets langer
      • · Zijn het er te weinig: maak de pendel iets korter
  2. Assemblage van het hulpstuk:
    1. Neem de 3 bouten (M5L30) en schroef een moer op elke bout.
    2. Steek de bouten vervolgens door één plaatje H3
    3. Doe weer op elke bout een moer
    4. Voeg het tweede plaatje H3 toe
    5. Werk elke bout af met een moer
  3. Afstelling hulpstuk
    1. Zet de valplaat omhoog (steek er een resthoutje tussen of zo)
    2. Zet het hulpstuk H3 in de daarvoor voorziene gaten onder de pendel.
    3. Stel het bovenste plaatje af (door aan de middelste bouten te draaien) zodat het exact oplijnt met de onderkant van de pendel
    4. Zodra dit naar wens is: de bovenste bouten aandraaien zodat het plaatje vast zit.
    5. Vervolgens de onderste bouten ook aandraaien zodat het een rigide structuur wordt.
  4. Afstelling andere pendels
    1. Zet rigide hulpstuk nu onder de volgende pendel
    2. Zet pendel op hulpstuk
    3. Span touwtjes aan en fixeer
    4. Herhaal voor alle pendels
  5. Fijne afstelling pendels
    1. Op deze manier zou elke kortere pendel 1 pendelbeweging meer moeten maken dan degene ervoor (in dit geval dus 100, 101, 102, 103, …,109)
    2. Je zal zien dat dit echter niet onmiddelijk in orde zal zijn. Ook als je ze onmiddelijk afstelt, zal na een tijdje de afstelling niet meer in orde zijn.
    3. Laat de pendels daarom een tijdje hangen, zodat de knopen zich zetten etc.
    4. Zet de pendels d.m.v. de valplaat in beweging en wacht tot de fase waarin er twee groepen pendels in tegenfase bewegen. Op dit moment is het goed te merken of er bepaalde pendels voor of achter lopen op de anderen.
      • · Voorlopende pendels langer maken
      • · Achterlopende pendels korter maken

Step 10: Montage Dak

  1. Schuif d1 en d2 in de buitenste gleuven.
  2. Fixeer ze door d3 en d4 er aan de binnenkant ook bij te steken in de gleuven
  3. Leg het dak er bovenop.

Share

    Recommendations

    • Toys Contest

      Toys Contest
    • First Time Author

      First Time Author
    • Big and Small Contest

      Big and Small Contest

    Discussions