Goniometer historie, deler, drift, bruksområder, typer

Han goniometer Det er enheten som brukes til å måle vinkler dannet av to visuelle. Navnet kommer fra to greske ord: Gonios, som betyr vinkel og meter, Med henvisning til måling. Derfra henter også goniometri, som er vitenskapen om måling av vinkler.

Vinkelmengder er en viktig del av fagområder som astronomi, topografi, geologi, medisin, mineralogi, arkitektur, ingeniørfag og mange flere. Høyder, avstander, krefter og mange fysiske egenskaper har vinkler involvert, så måling er relevant.

Figur 1. Universal Goniometer. Kilde: f. Zapata,

[TOC]

Historie

I eldgamle tider hadde noen ideen om å dele omkretsen i 360 like deler, kalt grader. Men det var først i 1538 at den nederlandske legen Regnier Gemma Frisius utviklet seg for første gang et goniometer, et instrument avledet fra Astrolabio (enheten som ble brukt til å måle høydene eller depresjonene til et objekt).

Siden en vinkel er definert som regionen mellom to semi -straks med et felles punkt, som kan være sentrum for nevnte omkrets, bruker en måte å bestemme målet for det området, en gradert omkrets.

Så den grunnleggende designen er en flat sirkel, uteksaminert med en 360 º eller halv sirkelskala, med 180º. En enkel plasttransportør, som de som brukes på skolen, er et veldig grunnleggende goniometer, hvis vi holder oss til definisjonen.

Transportøren er i stand til å måle vinkler på en flat overflate, for eksempel et papir eller et brett. Så bevegelsesområdet er ganske begrenset.

Goniometeret er mer sofistikert enn en enkel transportør. Noen inneholder a vernier, for større presisjon i omfanget, og regler for å måle avstander. De har også armer for å lokalisere dem på ikke -flateoverflater.

Det er grunnen til at det er mange varianter av goniometre, hvis bruk avhenger av området han bruker. Når det gjelder produksjonsmaterialer, er de vanligvis lette og motstandsdyktige, for eksempel plast, legeringsstål og aluminium.

Hva er goniometer for?

Som vi har sagt, tjener goniometeret til å måle vinkler i en rekke situasjoner, for eksempel vinklene som lager artikulasjonene i kroppen, som er et indikasjon på dens mobilitet. På samme måte er det under konstruksjon nødvendig å måle vinkler i tak, vegger, dører og mangfold av elementer.

Dette for å bare nevne noen applikasjoner, ettersom de nesten er uendelige, siden vinklene er allestedsnærværende enheter i alt rundt oss.

Sexagesimal system

Han Sexagesimal system Den består av å dele omkretsen i 360 like deler kalt grader (º). På sin side er hver karakter delt inn i minutter (') og et minutt er på 60 sekunder (").

Dette systemet gjelder vinkler og er også veldig kjent som et mål på tid. I det følgende vil vi utelukkende henvise til vinklene.

Kan tjene deg: termisk utvidelse

Når en vinkel kommer til uttrykk i grader, minutter og sekunder, sies det at den kommer til uttrykk i Kompleks tiltak. Men hvis du velger å legge igjen alt i grader og fraksjoner i grad, er det en Enkelt tiltak.

For eksempel er en vinkel som måler 25 º 38 '12 "kompleks, men samme vinkel i en enkel grad er 25.64 º. De fleste vitenskapelige kalkulatorer gjør konvertering mellom den ene og den andre.

Fester

Enkelt eller tradisjonelt goniometer

Et enkelt goniometer som det som er vist i følgende ordning består av:

- En halvsirkelformet del som inneholder den graderte skalaen som fra 0 til 180º.

- Kroppen, et stykke som opptar en diameter, som halvsirkelen støttes av skalaen.

- Arket som ender i en indikatornål for lesing.

Figur 2. Deler av et grunnleggende goniometer. Kilde: f. Zapata.

Presisjonsgoniometer

En mer sofistikert versjon er Precision Goniometer, som har en glidende regel festet til den artikulerte armen til goniometeret.

Den artikulerte armen går på den roterende disken, som inneholder en nonio eller vernier, og slår på den faste skiven som har hovedskalaen gradert i en første enhet.

Festet til det faste albumet er den faste regelen, som har en referanseoverflate der stykket som vinkelen skal måles støttes.

Figur 3. Presisjonsgoniometer og dens deler. Kilde: f. Zapata.

Fungerer

Alle goniometer -varianter har samme operasjonsprinsipp, la oss se:

Han vernier, Det går på den roterende disken, har en gradert skala både til høyre og venstre, og tillater målinger både i dreiemoment og anti -Horary retning.

Gjennomgå at oppløsningen eller verdsettelsen av denne typen goniometer er 5 minutters bue, som demonstreres numerisk senere.

I midten av goniometeret er det en skrue som tjener samtidig som en svingaks og vinkelposisjonsfiksativ. Noen presisjonsgoniometre har et ekstra hjul, for å kontrollere den fine svingen, slik at det kan justeres mer presist til stykket som skal måles.

Dette stykket er plassert mellom den variable regelen og den faste regelen eller troppen. Både goniometeret og det allerede posisjonerte stykket ser på Travele, for å sikre at justeringen er perfekt.

Når noe lys trinn mellom stykket og referanseoverflaten til regelen eller troppen har forsvunnet, er posisjonen festet med skjøtet sett eller fikseringsskrue. Endelig blir tiltaket gjort, hvis trinn er detaljert nedenfor:

Hvordan brukes goniometer?

For å bruke goniometeret er objektet hvis hellingsvinkel er ønsket å måles, mellom arket og goniometer -disken, som vist i figur 4. Det har blitt påpekt at vinkelen skal måles i fuchsia -farge.

Kan tjene deg: Neptune (planet)Figur 4. Måte å måle en vinkel med et grunnleggende goniometer. Kilde: f. Zapata.

Grønne og blå paralleller er tegnet på bildet, for å veilede leseren. Fuchsia -vinkelen er motarbeidet av toppunktet til den gule vinkelen. Når du har motsatte vinkler av toppunktet, måler de det samme.

Den gule vinkelen måler den samme som appelsinen, siden de er mellom de grønne og blå linjene, som er parallelle. Når den er overbevist om dette, observerer lesingen umiddelbart arketindikatoren.

Vinkelen på stykket som skal måles er en akutt vinkel, og avlesningen er laget av venstre mot høyre. I det forstørrede bildet leses 48º.

Figur 5. Utvidet mål på mål. Kilde: f. Zapata.

Naturligvis kan avlesninger gjøres fra høyre til venstre, siden det for det er en dobbel skala. Gjør det i en eller annen forstand avhenger av objektet som skal måles.

Vurderingsfeil

Alle måleinstrumenter har en takknemlighet, som er den minste inndelingen av skalaen, og ethvert tiltak som er gjort, enten med goniometeret eller med noen annen, vil alltid bli påvirket av feil.

For eksempel, i det enkle goniometeret vi nettopp har sett, tilsvarer den minste divisjon 1st.

Den maksimale feilen som kan gjøres i en måling gjort med dette goniometeret er mer eller mindre takknemlighet. I følge dette uttrykkes lesingen av eksemplet som:

L = 48 ± 1

Generelt beregnes takknemligheten av en skala som denne ved å velge to vilkårlige avlesninger, og telle antall divisjoner mellom dem, som dette:

Vurdering = større lesing - Mindre lesing /antall divisjoner.

Avlesninger med presisjonsgoniometer

Presisjonsgoniometeret har en vernier: En annen skala plassert på en mobil plate og kan bevege seg under hovedskalaen. Nonio lar deg foreta finere lesninger.

Som alltid resulterer tiltaket med hovedskalaen i grader og kan gjøres i en plan (fra venstre til høyre) eller anti -foil (fra høyre til venstre), avhengig av bekvemmelighet.

Lesing på hovedskalaen utføres med prosedyren beskrevet i forrige seksjon. Nonio fungerer som en indikator i dette tilfellet.

Nå skal vi til den endelige lesningen med nonio, som vil gi oss minuttene. Hver divisjon tilsvarer 5 '(kantete minutter) og kan også leses fra venstre til høyre eller høyre til venstre.

For å finne tiltaket må du velge Nonio -linjen som best samsvarer med noen av de faste skala -linjene, og som vil være brøkdelen i grader som må legges til for å ha fullstendig lesing.

Kan tjene deg: halvsirkel: Hvordan beregne omkretsen, området, centroid, øvelser

Leseeksempel 1

La oss som et eksempel se lesingen av figuren, laget i en antihorarium forstand. 0 av nonio indikerer 64 (grønn linje).

Figur 6. Leseeksempel fra høyre til venstre. Kilde: f. Zapata.

La oss nå se på Nonio -linjen som best sammenfaller med noen av hovedlinjene. I figuren har det blitt fremhevet i fuchsia. Det sammenfaller med divisjon nummer 30 på nonio -skalaen. Da måler vinkelen vår:

TIL₁ = 64º 30 '= 64.5. plass

Når det gjelder takknemlighet for dette goniometeret, avhenger det ikke bare på hovedskalaen, men på nonio. Goniometre har vanligvis ikke -bare 12 eller 24 divisjoner i hver halvdel. Eksemplet har 12.

Det beregnes som følger:

Takknemlighet = lavere inndeling av hovedregelen /antall divisjoner av nonio

I dette tilfellet er den minste divisjon 1. 60 ', og divisjonene er 12:

Takknemlighet = 60 ' / 12 = 5'

Derfor rapporteres lesing på denne måten:

TIL₁ = 64º (30 ± 5) '

Leseeksempel 2

La oss nå prøve en lesning laget i en timeplan.

Figur 7. Goniometerlesing hentet fra venstre mot høyre. Kilde: f. Zapata.

0 av nonio sammenfaller med 42º (oransje farge), mens inndelingen av nonio som best sammenfaller med noen av divisjonene på hovedskalaen (turkis blå farge) tilsvarer 20 '. Derfor er den målte vinkelen:

TIL₂ = 42º (20 ± 5) '

Leseren lurer kanskje på hva som skjer hvis ingen divisjon faller nøyaktig sammen. Når 0 av Nonio er midt i to hoveddivisjoner, blir divisjonen nærmest 0 tatt som lesing av grader. Resten av tiltaket er gjort som beskrevet

Det gjenstår alltid på kriteriene til personen som utfører målingen, og velger divisjonene som best sammenfaller. To personer som gjør den samme målingen, kan være uenige, men nesten alltid når det gjelder fint mål.

https: // www.YouTube.com/se?v = bwz5yfmjnue

Typer goniometer

Universal Goniometer

Det er flere design. Den som er vist i figur 8 består av to plast- eller metallregler drept. Objektet hvis vinkel er ønsket å måle, plasseres mellom reglene og leser i halvsirkelen gradert.

Goniometeret som er vist er mye brukt for å bestemme amplituden til leddbevegelsen, eller avstanden som kjører et ledd fra sin naturlige posisjon til den maksimale bevegelsen.

Figur 8. Goniometer av de som bruker i medisin for å måle kapasiteten til bevegelsen av leddene. Kilde: Wikimedia Commons. Kilde: Voxymoron [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)]

Elektroggoniometre

Det er et instrument som forvandler vinkelen som skal måles til en elektrisk impuls. Det er mye brukt til å måle bevegelsesområdet for leddene.

Bubble goniometer

Som navnet tilsier, har den en utjevningsboble, vanligvis plassert på slutten av en av armene. Siden mange målinger trenger å justere denne armen med horisontalen, tillater dette mer pålitelige avlesninger.

Referanser

1. Calduch, e. Laboratoriepraksis. Produksjonsprosessingeniør. University of Catalonia. 20-22.
2. Hvordan virker det. Hvordan et goniometer fungerer. Gjenopprettet fra: hvordan funksjon.co.
3. Díaz del Castillo, f. Dimensjonal metrologi. Unam. Fakultet for høyere studier cuautitlán. Gjenopprettet fra: Olympia.Cuautitlan2.Unam.MX.
4. 4) Britannica Encyclopaedia. Goniometer. Gjenopprettet fra: Britannica.com
5. Junta de Andalucía. Metrologi. Gjenopprettet fra: Juntadeandalucia.er.
6. Matematiske lover og formler. Vinkelmålingssystemer. Hentet fra: Ingemecanica.com.
7. Goniometer. Gjenopprettet fra: Google.com.