Материал из Юнциклопедии
Из-за инерции нашего зрения, а она проявляется в том, что зрительное ощущение сохраняется в течение нескольких долей секунды, мы не можем заметить отдельные положения быстро вращающегося или колеблющегося тела. Здесь может помочь либо скоростная киносъемка, либо стробоскоп. Название этого прибора составлено из двух греческих слов: «стро-бос» - «вращение» и «скоп» - «наблюдение» - и полностью соответствует его назначению.
Стробоскоп стал верно служить физикам с первой половины XIX в., а сам стробоскопический эффект был известен ученым гораздо раньше. Он состоит в следующем. Будем освещать вращающееся или колеблющееся тело не непрерывно, а отдельными, короткими вспышками. Частоту этих вспышек можно подобрать так, что мы будем видеть тело в одном и том же положении. Это произойдет, когда период вращения тела совпадает с промежутком времени между вспышками. При достаточно большой частоте вращения тела (и вспышек стробоскопа) глаз будет постоянно сохранять это зрительное ощущение за время между вспышками, и мы как бы «остановим» тело. Когда же частота вспышек стробоскопа немного отличается от частоты вращения тела, то мы будем видеть тело в несколько смещенном положении по отношению к положению в момент предыдущей вспышки. Сливаясь вместе, отдельные изображения дадут замедленную картину движения.
Со стробоскопом можно провести дома много интересных опытов, а сделать его относительно просто. Нужно иметь яркий источник света, дающий параллельный пучек, например фонарь или диапроектор. Перед объективом диапроектора устанавливается картонный диск с прорезями (диаметр диска 30÷40 см, диаметр отверстий соответствует размеру объектива, число их 10÷20). Диск надо укрепить на оси электрического моторчика, применяемого для различных игрушек и моделей.
Чтобы регулировать скорость вращения мотора, в его цепь кроме батарейки включают переменное сопротивление (~40 Ом). Теперь свет на экране будет вспыхивать с частотой v = n k, где n - число оборотов диска, a k - число прорезей в нем.
Первые опыты можно провести с вентилятором или пластинкой на проигрывателе. Направив свет на вентилятор и подобрав нужную частоту вспышек, «останавливают» вентилятор или «заставляют» его медленно вращаться (можно и в обратную сторону).
Очень интересно рассмотреть в свете стробоскопа особенности водяной струи, например тонкой струйки воды из водопроводного крана. Мы увидим, что в конце своего падения она под действием сил поверхностного натяжения разбивается на отдельные капли. А в обычном свете струйка кажется непрерывной, поскольку инерционность зрения создает иллюзию слияния этих капель. Открыв кран полностью, можно наблюдать на поверхности сильной струи образование причудливых выступов и впадин.
Перейдем теперь к экспериментам с волнами на плоской поверхности воды. Небольшие волны, распространяющиеся по ней, - рябь - своим происхождением обязаны поверхностному натяжению. Они носят название капиллярных волн. Для того чтобы возбудить их, можно вставить в водопроводный кран спичку, чуть-чуть приоткрыть его и поставить под частые капли тарелку с водой. Капиллярные волны быстро разбегаются по поверхности, и только с помощью стробоскопа удается хорошо их рассмотреть. Если положить в тарелку различные предметы, то можно видеть, как волны отражаются и огибают их.
Часто для возбуждения поверхностных волн применяют различные вибраторы. Такой вибратор можно сделать из обычного электрического звонка. К молоточку звонка припаивают проволочку с надетой на конец маленькой резиновой пробкой и устанавливают звонок так, чтобы пробка касалась поверхности воды. Подключив звонок к сети (с соблюдением всех правил техники безопасности и, главное, хорошо заизолировав токоведу-щие части), мы получим расходящиеся волны, структура которых ясно видна при стробоскопическом освещении. Теперь вместо резиновой пробки укрепим на конце проволоки вилку с двумя концами, расстояние между которыми составляет несколько сантиметров. На концы вилки наденем резиновые пробочки. После включения звонка на поверхности возникает интерференционная картина от двух излучателей волн.
Существует множество фильмов об иллюзионистах и фокусниках, но редкие из них запоминаются на годы. Все дело в том, что по-настоящему впечатляющую иллюзию в кино показать непросто, зритель должен поверить в подлинное чудо там, где чудом является каждая секунда. И все-таки несколько заметных фокусов на экране реализовать удалось.
Предлагаем вспомнить наиболее запоминающиеся экранные трюки.
Иллюзия обмана - 2
Тем, кто смотрел фильм, наверняка запомнился момент, когда Атлас на площади в окружении толпы зрителей остановил дождь, а затем заставил его идти наоборот. Выглядит впечатляюще настолько, что закрадывается сомнение: не спецэффект ли это. Но нет. В начале фильма в магической лавочке всадники обращают внимание на небольшой прибор, в которой капли движутся наоборот, подобно дождю в конце фильма, в этом и таится разгадка.
Стробоскоп - вот главное действующее лицо в этом фокусе. Это прибор, позволяющий быстро воспроизводить повторяющиеся яркие световые импульсы. Чтобы приблизительно понять, как он действует, вспомни любой ночной клуб и мигающий яркий белый свет, благодаря которому кажется, что ты двигаешься рывками, подобно роботу, вот это и есть стробоскоп и стробоскопический эффект, т.е. зрительная иллюзия.
Для тех, кому сложно понять, о чем речь, в этом видео блогер подробно рассказывает об этом фокусе и даже повторяет его.
Иллюзия обмана
И опять Дэниел Атлас, герой Джесси Айзенберга, уже на первых минутах фильма удивляет, плюс ко всему он делает и тебя частью своего карточного фокуса. Признайся, ты ведь тоже загадал бубновую семерку? Секрет в том, что пролистывая колоду карт, он дважды на микросекунды задерживается именно на этой карте.
Простому человеческому взгляду это не уловить, но если ты посмотришьвидео на замедленном режиме, то поймешь, о чем мы.
Невероятный Берт Уандерстоун
Не самая удачная, но достаточно веселая комедия «Невероятный Берт Уандерстоун». Увы, впечатляющий актерский состав, в который вошли Стив Кэрелл, Джим Керри и Стив Бушеми, не спас картину от кассового провала, однако лента эта просто так из памяти у вас не сотрется. Хотя бы потому, что кое-какие трюки из нее сверлом проникают в самый мозг.
Не очень умно, но весело и чуть пугающе – Джим Керри, просверливающий себе висок .
Престиж
Схватка персонажей Хью Джекмана и Кристиана Бэйла дарит зрителям множество впечатляющих сцен, будоражащих воображение, а объяснение трюков сводит с ума. Как вам, к примеру, фокус с перемещением героя Хью Джекмана между двумя дверями с фантастической скоростью?
Секрет этой магической телепортации, прост и, конечно, как и все трюки в этом фильме, объясняется зрителю, но сам фокус выглядит изящно и по-настоящему зрелищно.
Иллюзионист
Картина Нила Бергера «Иллюзионист» лишь прикрывается звучным названием – на деле в картине куда больше драмы и романтики, чем фокусов и мистических превращений. И все же без демонстрации умений таинственного мистера Айзенхайма картина обойтись не могла.
Впечатляющая сцена с апельсиновым семечком, вырастающим в полноценный куст, дающий плоды, не оставляет равнодушным требовательный зрительский зал. Мы тоже готовы аплодировать герою Эдварда Нортона, особенно в свете того, что этот трюк действительно демонстрировался публике в XIX веке Робер-Уденом.
Секрет
фокуса кроется в самом горшке и специальном механизме.
Темный рыцарь
Злодей из картины «Темный рыцарь» Джокер проворачивает очень эффектный, но смертельный фокус "Исчезающий карандаш". Правда, быть его ассистентом в исполнении этого фокуса мы не пожелаем никому – помощники у Джокера какие-то одноразовые. Хотя
СТРОБОСКОП
В этом опыте мы поможем тебе изготовить прибор, называемый стробоскопом. Он не совсем похож на тот стробоскоп, который используется для создания световых эффектов на дискотеках и рок-концертах. В нашем стробоскопе иллюзия движения будет создаваться картинками, «проскакивающими» за быстро вращающимися прорезями.
ЧАСТЬ 1. Остановись, мгновенье!
Сделай ксерокопию диска со следующей страницы на плотную бумагу. Ножницами аккуратно вырежи прорези по краю диска. Кнопкой проткни диск точно посередине и воткни ее в бок ластика на деревянном карандаше. Диск должен свободно вращаться, картинка должна смотреть в противоположную от карандаша сторону.
Для начала попробуем с помощью нашего стробоскопа остановить движение. Включи телевизор или компьютер и отойди от экрана на противоположный конец комнаты. Закрой один глаз и смотри на экран сквозь одну из прорезей на диске.
Теперь начни вращать диск и продолжай смотреть.
Сквозь вращающиеся прорези ты каждый раз мельком видишь экран. Выглядит ли он так же, как обычно? Как изменение скорости вращения диска влияет на его вид?
Теперь перейдем на кухню Открой кран с холодной водой так, чтобы капли медленно, но постоянно падали в раковину. Посмотри на капли сквозь вращающийся диск. Можешь ли ты «остановить» каплю воды в воздухе?
Если невозможно открыть край так, чтобы он капал, попробуй сделать так: наполни бумажный стаканчик водой и подкрась ее каким-нибудь пищевым красителем. Попроси своего приятеля подержать стаканчик над раковиной, проткнув иголкой отверстие в его дне. Теперь можно наблюдать этот поток капелек с помощью волшебного диска.
ЧАСТЬ 2. Волшебное кино
Встань напротив зеркала и поверни диск рисунком от себя. Посмотри сквозь прорезь. Видишь отражение лошадок? Теперь начинай вращать диск и смотри сквозь прорези. Что ты видишь?
Действие на экране телевизора или в кино-это всего лишь иллюзия. И создается она рядом быстро меняющихся кадров. Кадры на экране меняются со скоростью 24 кадра в секунду. На такой скорости мозг, безусловно, не мажет различить отдельные кадры, поэтому кажется, что объекты на экране плавно движутся.
Наш стробоскоп ловит момент, когда кадры на экране меняются, изображение «обновляется». Сквозь щелку мы видим частично обновленную картинку на экране, а черные полоски - это части не полностью обновленного изображения, «пойманные» нами сквозь разные прорези на одном и том же этапе смены кадра.
Точно так же мы можем наблюдать зависшие в воздухе капли. Для того чтобы они неподвижно висели в воздухе, необходимо, чтобы сквозь каждую прорезь мы видели следующую каплю в том же положении, что и предыдущую. Также можно создать иллюзию того, что капли движутся в обратном направлении. Для этого надо, чтобы каждая следующая прорезь показывала нам очередную каплю чуть-чуть выше предыдущей. То есть, прорези должны меняться чуть-чуть быстрее чем капли падают из крана.
А еще мы можем использовать наш стробоскоп для показа мультфильма "Скачущая лошадка". Когда ты смотришь сквозь прорези вращающегося диска на отраженных лошадок, то твой мозг не успевает различить отдельные фигурки, и тебе кажется, что лошадки действительно скачут галопом.
Добрый вечер! В этой публикации я расскажу о своей самоделке, задумал которую я достаточно давно. Но реализовал только сейчас.
Впервые увидел этот эффект еще в детстве. Меня попросили помочь, подержать и посветить автомобильным стробоскопом на маховик двигателя автомобиля. Мотор запустили и после чего я увидел на вращающемся маховике, почти не подвижную насечку, которая стояла на одном месте, а маховик при этом вращался. После чего родилась идея сделать вентилятор и стробоскопом остановить его. Идею спустя какое то время реализовал, на лампе ИФК-120, тиристоре КУ202 с обвязкой, поигрался и закинул в дальний угол, но вот лет 6 тому назад увидел японское видео с левитацией воды. Так и родилась идея повторить этот трюк с левитацией капель. Долго не доходили до реализации руки и вот наконец то, сбылась мечта…
Как это работает
В ютубе есть несколько видео, в которых пытаются рассекать воду на капли, текущую из силиконового шланга, при помощи аудио колонки или динамической головки. Но в этом способе есть несколько недостатков.1 - громоздкость конструкции(колонка, усилитель, генератор частот, стробоскоп)
2 - низкочастотный динамик не может воспроизводить меандр, из - за своей механической конструкции и на выходе у него получается что то вроде синусоиды. В итоге вода не рассекается на капли, а извивается как змея.
3 - Генератор частот каждый раз придется подстраиваться под частоту стробоскопа. Частота будет уплывать.
В моей конструкции все просто и дешево. Эту конструкцию может повторить каждый желающий, в домашних условиях.
Работает так:
Стробоскоп и электромагнит от автомобильного реле, работают на одной частоте. Электромагнит разбивает поток воды на капли, а стробоскоп засвечивает эти капли, в определенный момент. Так как капли падают с частотой равной стробоскопу, то получается эффект висящих в воздухе капель.
Схема
Транзисторы КТ972 у меня были под рукой, вот я их и поставил. Вы можете поставить любые другие транзисторы рассчитанные на напряжение не менее 30В и ток не менее 2А. Резисторы в базах транзисторов ограничивают ток до 40мА, что бы не повредить выход контроллера. Светодиодный элемент я использовал из старой неисправной светодиодной лампы. Что бы уменьшить напряжение питания элемента до 24 В. Я поделил элемент на две части, разрезав одну дорожку и запараллелил эти два массива светодиодов. Так как питание светодиодного элемента осуществляется короткими импульсами, а напряжение питания равно напряжению падения на светодиодах, то ограничивать ток я не стал. Диод стоящий параллельно электромагниту, защищает от отрицательных выбросов электромагнитной катушки. Можно поставить диод из той же, разобранной LED лампы. Электромагнит сделан из автомобильного реле. Реле у меня уже было раскурочено, по этому мне пришлось использовать его таким какое оно есть. Если бы у меня было исправное реле, я бы сначала попробовал подключить китайскую палочку на якорь реле. Для обеспечения зазора между постоянным магнитом и электромагнитом, можно вложить между ними кусочек поролона, или сдвинуть палочку с магнитом в бок. Как я и сделал.
Используемые в схеме компоненты:
Arduino nano - 1 шт.Энкодер - 1 шт.
Макетная плата - 1 шт.
Старая LED лампа - 1 шт.
Транзистор КТ972 - 2 шт.
Реле автомобильное - 1шт.
Резистор 120 Ом - 2шт.
Подробности по коду для ардуино
Я использую Arduino Nano, потому что у меня их много и они прекрасно устанавливаются на макетной плате. Но Вы можете использовать абсолютно любой контроллер Ардуино и даже Digispark. Энкодер использует прерывание INT1. Если вращать энкодер без нажатия, то тогда регулируется частота вспышек стробоскопа и частота электромагнита, с шагом 0,1Гц. Если вращать с нажатием, то регулируется длительность вспышек светодиода, у фотографов это называется время выдержки. При этом частота не изменяется. Управление светодиодным элементом, для удобства отладки я подключил на D13, но Вы можете поменять все пины подключения, на любые другие. Только нельзя менять пин D3(INT1) энкодера.Скетч для Arduino
// Выводы ЭНКОДЕРА
#define CLK 3 // Clock Подключаем к INT1, нельзя переназначать
#define DT 4 // второй вывод энкодера
#define SW 5 // switch кнопка энкодера
#define led_pin 13 // подключен светодиод
#define coil_pin A0 // электромагнит
#define Min 1 // минимальное значение
#define Max 20000 //максимальное значение
#define step_freq 1 // шаг изменения частоты плавно 0,1Гц
#define step_freq_rough 10 // шаг изменения частоты грубо 1Гц
#define step_timelght 100 // шаг приращивания в мкс
volatile int freq = 250; // частота в Гц умноженная на 10, для более плавной настройки
volatile uint32_t paus, time_light=2000; // время свечения светодиода в мкс по умолчанию
uint32_t oldcount;
boolean DT_last; // последнее состояние энкодера
void setup()
{
pinMode(CLK,INPUT_PULLUP); // Clock Подключаем к INT1, нельзя переназначать
pinMode(DT, INPUT_PULLUP); // второй вывод энкодера
pinMode(SW, INPUT_PULLUP); // кнопка энкодера
pinMode(led_pin, OUTPUT); // управление симистором
pinMode(coil_pin, OUTPUT);
attachInterrupt(1, encoderTick, CHANGE); // прерывания от Энкодера
DT_last = digitalRead(CLK); // считываем положение CLK
Serial.begin(115200); // для отладки
}
void loop()
{
paus=5000000/freq;
digitalWrite(coil_pin, 1);
digitalWrite(led_pin, 1);
oldcount = micros();
while((micros() - oldcount) < time_light){} // длительность импульса выдержки
digitalWrite(led_pin, 0);
while((micros() - oldcount) < paus){} // положительный полупериод
digitalWrite(coil_pin, 0);
oldcount = micros();
while((micros() - oldcount) < paus){} //отрицательный полупериод
}
//********************обработчики прерываний Энкодера*******************************
void encoderTick()
{
uint8_t DT_now = digitalRead(CLK); // считываем текущее положение CLK
if (DT_now != DT_last && digitalRead(SW)) // если предыдущее и текущее положение не равны, значит был поворот
{
if (digitalRead(DT) != DT_now) // если DT не равен CLK, значит вращение по часовой стрелке
{
if(freq < Max) freq += step_freq; // прибавить
} else { // если DT равен CLK, значит вращение против часовой
if(freq > Min) freq -= step_freq; // убавить
}
} else
if (DT_now != DT_last && !digitalRead(SW)) //если нажата кнопка и было вращение
{
if (digitalRead(DT) != DT_now) // если DT не равен CLK, значит вращение по часовой стрелке
{
if(time_light < paus) { time_light += step_timelght; } // убавить длительность
} else if(time_light > 0) time_light -= step_timelght; // прибавить длительность импульса выдержки/
}
DT_last = DT_now; // сохранить положение CLK для следующей проверки
}
Настройка левитрона
Основная настройка сводится к регулировке потока воды. Нужно настроить скорость потока воды таким образом, чтобы электромагнит мог стабильно разбивать поток воды на капли. Я думаю что это очень просто и Вы визуально сразу поймете где золотая середина. Также настройте частоту вспышек стробоскопа, на более комфортную для Ваших глаз. Частота вспышек влияетна расстояние между каплями, а если капли начнут рваться без синхронизации, то перестройте поток воды. Если хотите снять видео на камеру, то нужно подстроить стробоскоп под частоту камеры, что бы на камере не было мерцаний
Что дальше?
Планирую купить импульсный насос и на его основе сделать левитирующий дождь из душевой лейки. Так что будет еще одна небольшая статья и видео на тему «Левитация воды»
Подписывайтесь что бы не пропустить новую статью и видео.
Будут вопросы спрашивайте, не стесняйтесь.
Я с удовольствием отвечу на них
Вы скажите, что остановить поток воды или даже заставить подниматься его вверх невозможно и будете неправы! Нет ничего невозможного, используя знания науки и последние, широко распространенные технологические устройства. Сегодня даже камни могут заставить летать, как в исталяции .
Некий Brusspup (http://www.youtube.com/user/brusspup) , разместил видео, на котором с помощью нехитрой самодельной установки и фотоаппарата, работающего в режиме съемки видео, автор заставлял останавливаться поток воды из шланга и, что самое невероятное – заставил его подниматься вверх. В первый же день, видеоролик набрал миллион просмотров.
Завораживающее видео магического движения (обездвиживания) воды представлено ниже.
Физическая суть эффекта заключается в синхронной работе видеокамеры вместе с колебаниями струи воды. Повторить данный эксперимент вполне под силу каждому, для этого необходимо:
1.
Установить сабвуфер на краю прочной поверхности.
2.
Закрепить легкий и гибкий шланг к диффузору динамика, например, с помощью липкой ленты, а лучше всего использовать молярный скотч, так как липкая лента может испортить диффузор динамика. Шланг должен оканчиваться на расстоянии 2-3 сантиметра от края динамика. Естественно шланг должен быть направлен вниз. В принципе это самая важная часть эксперимента – шланг должен касаться диффузора.
3.
Подключите сабвуфер к усилителю, а усилитель подключите к источнику звука, такому как генератор звуковых частот или компьютер. Использование компьютера более приемлемый вариант, потому что для него проще найти программу, с помощью которой можно задать нужную звуковую частоту.
4.
Включите камеру или переведите свой смартфон в режим видеосъемки.
5.
Запустите программу генератора звуковых частот на компьютере и установите ту частоту, с которой производиться видеосъемка на вашей видеокамере. Такую информацию легко можно найти в паспорте или в интернете по типу вашей видеокамеры. Самыми распространенными параметрами являются 24 или 30 кадров в секунду, соответственно в программе генератора необходимо установить такое же значение.
6.
Пустите воду по шлангу и посмотрите на поток воды через вашу камеру. Если частота, с которой производится видеосъемка, совпадет с частотой выставленной в программе генератора, то вы будете наблюдать неподвижный поток воды.
7.
Регулируя уровень громкости можно получить разнообразную форму потока воды.
8.
Изменив частоту звуковых колебаний в программе на один герц больше (если было 24Гц, то установив 25Гц) получим эффект движения воды вперед.
9.
Изменив частоту звуковых колебаний в программе на один герц меньше (если было 24Гц, то установив 23Гц) получим эффект движения воды назад, обратно в шланг.
10.
Не забудьте установить емкость, куда будет стекать вода.
Таким образом, вы можете получить волшебные эффекты и создать незабываемые видеоролики, которые нестыдно будет показать друзьям и знакомым.
Loading...