GONIOMETAR: POVIJEST, DIJELOVI, RAD, UPOTREBE, VRSTE - FIZIČKA - 2024

Goniometar je uređaj koji se koristi za mjerenje kutova formirane dvije slike. Naziv dolazi od dvije grčke riječi: gonios, što znači ugao i metri, a odnosi se na činjenicu mjerenja. Odatle potječe i goniometrija, što je znanost o mjerenju uglova.

Kutne količine važan su dio disciplina kao što su astronomija, geodetska istraživanja, geologija, medicina, mineralogija, arhitektura, inženjering i mnoge druge. Visine, udaljenosti, sile i brojna fizička svojstva uključuju kutove, pa je njihovo mjerenje relevantno.

Slika 1. Univerzalni goniometar. Izvor: F. Zapata,

Povijest

U stara vremena, neko je imao ideju da podjelu podeli na 360 jednakih dijelova, zvanih stupnjeva. No tek je 1538. nizozemski liječnik Regnier Gemma Frisius prvi put razvio goniometar, instrument izveden iz astrolabe (uređaj koji se koristi za mjerenje visina ili udubljenja nekog predmeta).

Budući da je kut definiran kao područje između dviju zraka sa zajedničkom točkom, koja može biti središte navedenog kruga, jedan način za određivanje mjere te regije je korištenjem graduiranog kruga.

Dakle, osnovni dizajn je ravan krug, diplomiran u skali od 360º ili pola kruga, sa 180º. Jednostavan plastični prijenosnik, poput onih koji se koriste u školi, vrlo je osnovni goniometar, ako se držimo definicije.

Nosač može izmjeriti uglove na ravnoj površini, poput papira ili ploče. Stoga je njegov raspon kretanja prilično ograničen.

Goniometar je sofisticiraniji od jednostavnog prijenosnika. Neki uključuju inverter, za veću preciznost u mjerenju, i vladare za mjerenje udaljenosti. Oni također imaju oružje da ih postave na neravne površine.

Zato postoji mnogo sorti goniometra, čija upotreba ovisi o području u kojem koristite. U pogledu materijala za proizvodnju oni su obično lagani i čvrsti, poput plastike, legiranog čelika i aluminija.

Čemu služi goniometar?

Kao što smo rekli, goniometar se koristi za mjerenje kuta u najrazličitijim situacijama, na primjer, kutova koji čine zglobovi tijela, a koji ukazuju na njegovu pokretljivost. Slično tome, u gradnji je potrebno izmjeriti kutove u stropovima, zidovima, vratima i mnoštvu elemenata.

Ovdje se spominje samo nekoliko aplikacija, jer su gotovo beskonačne, budući da su kutovi sveprisutni entiteti u svemu što nas okružuje.

Seksagesimalni sustav

Seksagesimalni sustav sastoji se od dijeljenja opsega na 360 jednakih dijelova koji se zovu stupnjevi (º). Zauzvrat, svaki se stupanj dijeli na minute (´), a jednu minutu podijeli na 60 sekundi (´´).

Ovaj se sustav odnosi na kutove i vrlo je poznat kao mjera vremena. U nastavku ćemo se pozabaviti isključivo uglovima.

Kad je kut izražen u stupnjevima, minutama i sekundama, kaže se da je izražen složenom mjerom. Ali ako odlučite sve ostaviti u stupnjevima i dijelovima stupnja, to je jednostavna mjera.

Na primjer, kut koji mjeri 25 ° 38´ 12´ ¡je u složenoj mjeri, ali isti kut u jednostavnoj mjeri je 25,64º. Većina znanstvenih kalkulatora brzo se pretvara s jednog na drugi.

dijelovi

Jednostavan ili tradicionalni goniometar

Jednostavni goniometar poput onoga prikazanog na sljedećem dijagramu sastoji se od:

- Polukružni dio koji sadrži graduiranu skalu od 0 do 180º.

- Tijelo, komad koji zauzima promjer, na kojem počiva polukrug s ljestvicom.

- List koji završava na indikatorskoj igli za čitanje.

Slika 2. Dijelovi osnovnog goniometra. Izvor: F. Zapata.

Precizni goniometar

Sofisticiranija verzija je precizni goniometar, koji ima klizno pravilo pričvršćeno na zglobni krak goniometra.

Zglobna ruka ide na rotirajući disk, koji sadrži žilavu ​​vernier ili vernier, i okreće se na fiksnom disku s glavnom skalom u 1 ° jedinice.

Na fiksni disk pričvršćen je fiksni ravnilo koji ima referentnu površinu na kojoj je podržan dio koji se mjeri.

Slika 3. Precizni goniometar i njegovi dijelovi. Izvor: F. Zapata.

Funkcioniranje

Sve sorte goniometra imaju isti princip djelovanja, pogledajmo:

Vernier, koji ide na rotirajući disk, ima ljestvicu diplomiranu i s desne i s lijeve strane, što omogućava mjerenja u smjeru kazaljke na satu i ulijevo.

Treba napomenuti da je razlučivost ili uvažavanje ove vrste goniometra 5 min luka, što se numerički prikazuje kasnije.

U sredini goniometra nalazi se vijak koji služi i kao rotacijska os i učvršćivač kutnog položaja. Neki precizni goniometri imaju dodatni kotač za kontrolu finog zavoja, tako da se može preciznije prilagoditi komadu koji se mjeri.

Rečeni komad nalazi se između pravila varijable i fiksnog pravila ili kvadrata. I goniometar i dio koji je već postavljen svijeća su kako bi se osiguralo savršeno uklapanje.

Jednom kada nestane bilo koji put svjetlosti između komada i referentne površine ravnala ili kvadrata, položaj se fiksira pomoću zglobnog fiksatora ili pričvrsnog vijka. Na kraju se provodi mjerenje, čiji su koraci detaljnije navedeni u nastavku:

Kako se koristi goniometar?

Da bi se koristio goniometar, objekt čiji se kut nagiba mjeri se uklještava između lima i diska goniometra, kao što je prikazano na slici 4. Tamo je kut za mjerenje označen u fuksiji.

Slika 4. Kako izmjeriti kut s osnovnim goniometrom. izvor: F. Zapata.

Zelena i plava paralela povučena je preko slike kako bi se čitatelj usmjerio. Kut fuksije je suprotan vrhunac žutom kutu. Kada kroz verte imate suprotne kutove, oni mjere isto.

Kut u žutoj boji odgovara istoj kao i narančasti, jer se nalaze između zelene i plave linije, koje su paralelne. Kad se uvjeri u to, čitanje se provodi odmah promatranjem pokazatelja na listu.

Kut komada koji se mjeri je oštar kut i čitanje se vrši s lijeva na desno. Na povećanoj slici čitaju se 48º.

Slika 5. Uvećani prikaz mjere. Izvor: F. Zapata.

Naravno, čitanje se može obaviti s desna na lijevo, jer za to postoji dvostruka skala. Napravite li jedan ili drugi način, ovisi o predmetu koji se mjeri.

Pogreška u procjeni

Svi mjerni instrumenti imaju procjenu, što je najmanja podjela skale, a na svako mjerenje, bilo pomoću goniometra ili bilo kojeg drugog, uvijek će utjecati greška.

Na primjer, u jednostavnom goniometru koji smo upravo vidjeli, najmanja podjela odgovara 1 °.

Maksimalna pogreška koja se može načiniti u mjerenju napravljenim ovim goniometrom manje je uvažena. Prema ovome, čitanje primjera izražava se kao:

Općenito, uvažavanje skale poput ove izračunava se odabirom dva proizvoljna očitanja i brojenjem broja podjela među njima, ovako:

Očitavanje preciznim goniometrom

Precizni goniometar ima vernier: drugu ljestvicu koja se postavlja na pomični disk i koja se može pomaknuti ispod glavne skale. Vernier omogućuje finija čitanja.

Kao i uvijek, mjerenje napravljeno glavnom skalom rezultira u stupnjevima i može se obaviti u smjeru kazaljke na satu (s lijeva na desno) ili u smjeru suprotnom od kazaljke na satu (s desna na lijevo), ovisno o praktičnosti.

Očitavanje glavne skale provodi se postupkom opisanim u prethodnom odjeljku. 0 vernier u ovom slučaju služi kao pokazatelj.

Sada idemo na završno čitanje s vernierom, koji će nam dati minutažu. Svaka podjela jednaka je 5´ (kutnih minuta) i može se iščitati s lijeva na desno ili s desna na lijevo.

Da biste pronašli mjerenje, morate odabrati liniju vrpce koja najbolje odgovara bilo kojoj liniji na fiksnoj skali i to će biti udjel u stupnjevima koji se mora dodati da biste dobili potpuno očitanje.

Primjer čitanja 1

Kao primjer, pogledajte čitanje slike, izvedeno u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. 0 0 vrnier označava 64 ° (zelena linija).

Slika 6. Primjer čitanja s desna na lijevo. Izvor: F. Zapata.

A sada pogledajmo liniju pruge koja najbolje odgovara jednoj od glavnih linija. Na slici je istaknuta u fuksiji. To se poklapa s podjelom broj 30 na vernier skali. Dakle, naš kut mjeri:

Što se tiče uvažavanja ovog goniometra, ono ne ovisi samo o glavnoj ljestvici, već i o vernieru. Goniometri obično imaju po 12 ili 24 diviziona vijaka u svakoj polovici. Onog u primjeru ima 12.

Izračunava se na sljedeći način:

U ovom slučaju najmanja podjela je 1º = 60 ′, a podjele su 12:

Stoga se čitanje izvještava na ovaj način:

Primjer čitanja 2

Sada pokušajmo čitati u smjeru kazaljke na satu.

Slika 7. Očitavanje goniometra s lijeva na desno. Izvor: F. Zapata.

0 vrnier podudara se s 42º (narančasta boja), dok se podjela verniera koja najbolje podudara s bilo kojom odjeljkom glavne skale (tirkizno plava boja) odgovara 20´. Stoga je izmjereni kut:

Čitatelj se može zapitati što će se dogoditi ako nijedna podjela ne odgovara točno. Kad se 0 verniera nalazi u sredini dvije glavne podjele, dijeljenje najbliže 0 uzima se kao očitanje stupnja. Ostatak mjerenja se vrši na način kako je već opisano

Osoba koja vrši mjerenje uvijek ovisi o odabiru odjeljenja koji najbolje odgovaraju. Dvoje ljudi istog mjerenja ne mogu se složiti, ali gotovo uvijek su u redu.

Vrste goniometra

Univerzalni goniometar

Postoji više dizajna. Ona koja je prikazana na slici 8 sastoji se od dva rotirana metalna ili plastična ravnala koja se okreću zajedno s postupnim polukrugom. Objekt čiji se kut mjeri treba postaviti između ravnala i očitavati s diplomiranog polukruga.

Prikazani goniometar naširoko se koristi za određivanje raspona gibanja zgloba ili udaljenost koju zglob prelazi od prirodnog položaja do maksimalnog gibanja.

Slika 8. Goniometar onih koji se koriste u medicini za mjerenje sposobnosti zglobova za kretanje. Izvor: Wikimedia Commons. Izvor: Voxymoron

Electrogoniometers

To je instrument koji pretvara kut koji se mjeri u električni impuls. Široko se koristi za mjerenje raspona pokreta zglobova.

Mjehur goniometar

Kao što mu ime govori, on ima izravnavajući mjehurić, obično smješten na kraju jedne ruke. Budući da je potrebno mnogo mjerenja uskladiti ovaj krak s vodoravnim, to omogućava pouzdanija očitanja.

Reference

1. Calduch, E. Laboratorijske prakse. Proizvodni procesni inženjering. Sveučilište u Kataloniji. 20-22.
2. Kako radi. Kako djeluje goniometar. Oporavak od: como-funciona.co.
3. Díaz del Castillo, F. Dimenzionalna metrologija. UNAM. Cuautitlán Fakultet za više studije. Oporavak od: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4. 4) Encyclopaedia Britannica. Goniometar. Oporavilo od: britannica.com
5. Junta de Andalucía. Mjeriteljstvo. Oporavak od: juntadeandalucia.es.
6. Matematički zakoni i formule. Sustavi za mjerenje kuta. Oporavak od: ingemecanica.com.
7. Goniometar. Oporavilo od: google.com.