دریل ستونی
دریل ستونی
2017-11-16
گاورنر
گاورنر
2017-11-16

پیشروبوگراف

پیشروگراف

پیشروگراف

سطح علمی

زمان ساخت

ارسال توسط

نوع سازه

آموزش ساخت پیشروبوگراف

سلام، به دنیای چرخ‌ها و چرخ‌دنده‌ها خوش آمدید!

چرخ‌دنده​ها، دایره​های دندانه​داری هستند که جادو می‌​کنند. چرخ‌ها یا قطعات مکانیکی که وقتی با هم درگیر می​شوند، با انتقال نیرو حرکت جدیدی ایجاد می​کنند، چرخ صنایع را می​چرخانند، زیبایی می‌آفرینند و همواره با حساب و هندسه میانه‌ی خوبی دارند. حتماً با کاربرد آن​‌ها در صنعت، کارخانه‌ها، ابزارها و وسایل زندگی‌مان آشنا هستید.

شاید با خود بگویید این‌ها دایره‌های دندانه‌دار سوراخ‌داری هستند که فقط در انتقال نیرو کاربرد دارند. بسیار خوب ... نظرتان درباره‌ی نقش‌های زیر چیست؟

آیا حقیقتاً این طرح​ها زیبا نیستند؟! حتماً کنجکاو شده‌اید و می‌​خواهید بدانید ارتباط این چرخ‌دنده‌های مفید و کارآمد با این نقش​‌های هنری چیست؟ این اشکال زیبا به وسیله​‌ی ابزاری به نام اسپیروگراف (Spirograph) یا چرخ‌نگار، طراحی می‌شوند.

اسپیروگراف را در ایران با نام دوایر اقلیدسی می‌شناسند، هرچند ارتباط آن​ها با اقلیدس برای ما مشخص نیست اما می‌توان در این مورد تحقیق کرد. اسپیروگراف سال​ها بعد و بین سال‌های 1881 تا 1900 توسط برونو آباکانویچ (Bruno Abakanowicz) اختراع شد و در سال 1965 توسط دنیس فیشر (Denys Fisher) گسترش یافت و به بازار آمد.

نحوه‌ی کار اسپیروگراف به این ترتیب است که از ثبت اثر یک نقطه (البته غیر از مرکز) روی سطح یک چرخ که حول یک چرخ (یا دایره) دیگر می​گردد، این طرح​های زیبا ایجاد می‌شوند.
فرض کنید یک تک‌چرخ را روی یک خط مستقیم می​رانید و تصویر نقطه‌ای خارج از چرخ به صورت یک رد روی دیوار کناری باقی می​ماند. اگر رد اثر را دنبال کنید، شکلی شبیه شکل زیر از موقعیت (x,y) می​بینید که به شعاع چرخ، فاصله‌ی نقطه‌ی نشان داده شده تا مرکز چرخ و درجه‌ی چرخش (در چرخ‌دنده‌ها به تعداد دندانه‌ها) بستگی دارد.

حالا فرض کنید که تک‌چرخ را بجای خط راست روی محیط یک دایره بچرخانید؛ مثلاً فکر کنید روی خط استوا دور می​زنید، در اینصورت مسیر آن به شعاع دایره (یا همان شعاع زمین) و شعاع چرخ شما بستگی دارد. حالا با تغییر شعاع چرخ و یا دایره و تغییر جای نقطه‌ی نشان داده شده و دور زدن مکرر چرخ، طرح‌های بسیار جذابی خواهید داشت.

به طور کلی می‌توان گفت از چرخش دورانی یا خطی یک چرخ‌دنده بر روی چرخ‌دنده‌ی دیگر، اشکالی بسیار منظم و زیبا ترسیم می‌شود که این اشکال بسته به سایز و شکل چرخ‌دنده متفاوت است.

اسپیروگراف نه تنها در کارهای هنری ساخته شده به دست بشر نمود دارد بلکه شبیه آنها را در آسمان هم می​توانید بیابید (البته اگر به ستاره‌ها، کهکشان‌ها و آسمان علاقه‌مند باشید!). به عنوان مثال سحابی IC418 که در کهکشان راه شیری قرار دارد و در شکل زیر مشخص است را سحابی اسپیروگراف هم می​گویند.

اسپیروگراف شامل قطعاتی به صورت دایره‌ای و یا دایره‌های بزرگ توخالی، مثلثی، میله‌ای و ... هستند. در اطراف همه‌ی آن‌ها دندانه‌هایی وجود دارد که باعث می‌شود در داخل و یا محیط دایره‌های بزرگ بتوان آن‌ها را چرخاند. در داخل قطعات معمولاً سوراخ‌هایی وجود دارد که محل قرار گرفتن نوک قلم می‌باشد. با برداشتن هر کدام از چرخ‌دنده‌ها و انتخاب هر کدام از سوراخ​های این وسیله، می توان شکلی متفاوت و جالب ایجاد کرد.

با ورود به سایت زیر می‌توانید با اسپیروگراف مجازی اشکال مختلف را طراحی کنید:
http://nathanfriend.io/inspirograph

http://www.mathplayground.com/Spiromath.html


از طرح​های ترسیم شده به وسیله‌ی اسپیروگراف، می‌توان برای زیباتر کردن محیط پیرامون استفاده کرد.

به نظر شما آیا این پایان داستان چرخ‌دنده​ها و اسپیروگراف است؟
نه …
دست کم برای یک فرد خلاق و پر از فکرهای نو این اول راه است.

مراحل ساخت و ساز را به ترتیب پیگیری کنید.

می​خواهیم دست به کار شویم و با همان چرخ‌دنده​های جذاب و با قطعاتی که در اختیار داریم، یک اسپیروگراف بسازیم.

چرخ‌دنده‌ی قرمز را مانند یک یاتاقان به صفحه سبز ببندید.
همچنین دقت نمایید که همه‌ی چرخ‌دنده‌ها کاملاً روان حرکت کنند و لقی نداشته باشند.

هنگام بستن پیچ نبشی‌های 11 سوراخه به صفحه‌ی سبز، این نبشی‌ها را در مکان درست تنظیم نمایید.

دقت نمایید که همه‌ی چرخ‌دنده‌ها کاملاً روان حرکت کنند و لقی نداشته باشند.

قطعات را طوری تنظیم نمایید تا یاتاقانی که به عنوان قطعه‌ی لغزنده استفاده شده به آسانی و کاملاً روان بر روی محورها حرکت کند.

حالا دو قسمت پیشروبوگراف را به هم متصل نمایید.

بازوی رسام را روی چرخ‌دنده‌ی زرد دو مهره نمایید و محور را با یکی از سوراخ‌های آن درگیر کنید.

واین هم از پیشروبوگراف ما:

قبل از اتصال زنجیر دقت نمایید که همه‌ی قسمت‌ها کاملاً روان حرکت کنند. سپس زنجیر را متصل نمایید و موتور را روشن کنید. پیشروبوگراف باید به آرامی و کاملاً روان شروع به کار کند. درصورتی که قسمتی خوب حرکت نمی‌کند، مشکل آن را برطرف نمایید.

یک قطعه‌ی مربع شکل را به عنوان 'زیر کاری' با چسب به چرخ‌دنده‌ی زرد متصل نمایید.

با تغییر در موارد زیر نتیجه​های جالب آن را مشاهده و یادداشت نمایید.

دریافت نسخه PDF از اینجا

با توجه به مشاهدات خود و نتایجی که از تغییر موارد بالا به دست آوردید؛ آیا می​توانید مدلی طراحی کنید که به جای حرکت دایره​ای، بازو حرکت خطی رفت و برگشتی داشته باشد؟؟ به نظر شما در این حالت چه تغییری در طرح​های ایجاد شده به وجود خواهد آمد؟؟ و یا می‌توانید پیشروبوگراف را طوری بسازید که در حین حرکت، قلم رسام نیز به سمت بالا و پایین حرکت کند؟ از ایجاد حرکت منقطع در حین چرخش چه طرح‌هایی ترسیم می​شود؟؟
مطلع شدن
از
guest
2 دیدگاه
قدیمی‌ترین
جدیدترین بیشترین رأی
Inline Feedbacks
مشاهده تمام دیدگاه‌‌ها
مجید
مجید
2 سال پیش

سلام،
از کجا میتونم تهیه کنم؟

Pishrobot
ادمین
Pishrobot
2 سال پیش
Reply to  مجید

با سلام و تشکر از تماس شما،

با تهیه کیت‌های کای ربات می‌توانید علاوه بر این مثال، بسیاری از مثال‌ها و ربات‌های خلاقانه دیگر را بسازید.
لینک مجموعه متوسط KAIROBOT

همچنین می‌توانید قطعات کای ربات را به صورت انتخابی تهیه نمایید:
لینک قطعات یدکی KAIROBOT

2
0
دیدگاه‌های خود را با ما در میان بگذارید...x
()
x