GONIOMETRU: ISTORIC, PĂRȚI, FUNCȚIONARE, UTILIZĂRI, TIPURI - FIZIC - 2025

Goniometrul este dispozitivul utilizat pentru a măsura unghiurile formate de două elemente vizuale. Numele provine din două cuvinte grecești: gonios, care înseamnă unghi și metri, referindu-se la faptul de a măsura. De aici derivă și goniometria, care este știința măsurării unghiurilor.

Cantitățile unghiulare sunt o parte importantă a unor discipline precum astronomie, sondaj, geologie, medicină, mineralogie, arhitectură, inginerie și multe altele. Înălțimile, distanțele, forțele și numeroasele proprietăți fizice au unghiuri implicate, astfel încât măsurarea lor este relevantă.

Figura 1. Goniometru universal. Sursa: F. Zapata,

Istorie

În antichitate, cineva a avut ideea de a împărți circumferința în 360 de părți egale, numite grade. Dar abia în 1538, medicul olandez Regnier Gemma Frisius a dezvoltat pentru prima dată un goniometru, un instrument derivat din astrolabiu (dispozitiv folosit pentru a măsura creșterile sau depresiunile unui obiect).

Deoarece un unghi este definit ca regiunea dintre două raze cu un punct comun, care poate fi centrul cercului menționat, o modalitate de a determina măsura acelei regiuni este folosind un cerc gradat.

Deci, designul de bază este un cerc plat, gradat pe o scară de 360º sau jumătate de cerc, cu 180º. Un protector de plastic simplu, precum cei folosiți în școală, este un goniometru foarte de bază, dacă ne respectăm definiția.

Protectorul este capabil să măsoare unghiurile pe o suprafață plană, cum ar fi o bucată de hârtie sau o placă. Deci gama sa de mișcare este destul de limitată.

Goniometrul este mai sofisticat decât un simplu protector. Unele încorporează un vernier, pentru o mai mare precizie în măsurare și rigle pentru a măsura distanțele. De asemenea, au brațe pentru a le așeza pe suprafețe neplate.

De aceea, există multe soiuri de goniometre, a căror utilizare depinde de zona în care utilizați. În ceea ce privește materialele de fabricație, acestea sunt în general ușoare și puternice, cum ar fi plasticul, oțelul aliat și aluminiu.

Pentru ce este goniometrul?

După cum am spus, goniometrul este utilizat pentru a măsura unghiurile într-o mare varietate de situații, de exemplu, unghiurile realizate de articulațiile corpului, care sunt indicatoare ale mobilității sale. În mod similar, în construcție este necesar să se măsoare unghiurile din tavane, pereți, uși și o multitudine de elemente.

Pentru a menționa doar câteva aplicații, deoarece sunt aproape infinite, deoarece unghiurile sunt entități omniprezente în tot ceea ce ne înconjoară.

Sistemul sexagesimal

Sistemul sexagesimal constă în împărțirea circumferinței în 360 de părți egale numite grade (º). La rândul său, fiecare grad este împărțit în minute (´) și un minut este împărțit în 60 de secunde (´´).

Acest sistem se aplică unghiurilor și este de asemenea foarte familiar ca măsură de timp. În ceea ce urmează, ne vom referi exclusiv la unghiuri.

Când un unghi este exprimat în grade, minute și secunde, se spune că este exprimat într-o măsură complexă. Dar dacă alegeți să lăsați totul în grade și fracții de un grad, atunci este o măsură simplă.

De exemplu, un unghi care măsoară 25º 38´ 12´´ este într-o măsură complexă, dar același unghi în măsura simplă este de 25,64º. Majoritatea calculatoarelor științifice se convertesc rapid de la unul la altul.

Părți

Goniometru simplu sau tradițional

Un goniometru simplu precum cel prezentat în diagrama următoare constă din:

- O parte semicirculară care conține scala gradată de la 0 la 180º.

- Corpul, o piesă care ocupă un diametru, pe care se sprijină semicercul cu scara.

- Foaia care se încheie într-un ac indicator pentru citire.

Figura 2. Piese ale unui goniometru de bază. Sursa: F. Zapata.

Goniometru de precizie

O versiune mai sofisticată este goniometrul de precizie, care are o regulă de alunecare atașată la brațul articulat al goniometrului.

Brațul articulat merge pe discul rotativ, care conține un vernier sau vernier și se rotește pe discul fix care are scara principală gradată în unități de 1 °.

Pe discul fix este atașată rigla fixă, care are o suprafață de referință în care este suportată partea care trebuie măsurată.

Figura 3. Goniometru de precizie și părțile sale. Sursa: F. Zapata.

Funcționarea

Toate soiurile de goniometru au același principiu de funcționare, să vedem:

Vernierul, care merge pe discul rotativ, are o scară gradată atât la dreapta cât și la stânga, ceea ce permite efectuarea măsurătorilor atât în ​​sensul acelor de ceasornic, cât și în sensul acelor de ceasornic.

Trebuie menționat că rezoluția sau aprecierea acestui tip de goniometru este de 5 min de arc, care este arătat numeric mai târziu.

În centrul goniometrului există un șurub care servește atât ca ax de rotație, cât și de fixator al poziției unghiulare. Unele goniometre de precizie au o roată suplimentară, pentru a controla virajul fin, astfel încât să poată fi ajustată mai precis la piesa care trebuie măsurată.

Această piesă este plasată între regula variabilă și regula sau pătratul fix. Atât goniometrul, cât și partea deja poziționată sunt lumânate pentru a vă asigura că potrivirea este perfectă.

Odată ce trecerea luminii dintre piesă și suprafața de referință a riglei sau pătratului a dispărut, poziția este fixată cu fixatorul de articulație sau șurubul de fixare. În cele din urmă, măsurarea este efectuată, a căror etapă este detaliată mai jos:

Cum se utilizează goniometrul?

Pentru a utiliza goniometrul, obiectul al cărui unghi de înclinare trebuie măsurat este împletit între foaia și discul goniometrului, așa cum se arată în figura 4. Unghiul de măsurat a fost marcat acolo în fucsia.

Figura 4. Cum se măsoară un unghi cu un goniometru de bază. sursa: F. Zapata.

Deasupra imaginii s-au trasat paralele verzi și albastre pentru a ghida cititorul. Unghiul fuchsia este opus de vertexul unghiului galben. Când aveți unghiuri opuse prin vârf, acestea măsoară la fel.

Unghiul în galben măsoară același lucru cu portocalul, deoarece sunt între liniile verzi și albastre, care sunt paralele. Odată convins de acest lucru, citirea se face imediat prin respectarea indicatorului de pe foaie.

Unghiul piesei de măsurat este un unghi acut, iar citirea se face de la stânga la dreapta. În imaginea mărită au citit 48º.

Figura 5. Vedere mărită a măsurii. Sursa: F. Zapata.

Desigur, citirile se pot face de la dreapta la stânga, deoarece există o scară dublă pentru asta. A o face într-un fel sau altul depinde de obiectul de măsurat.

Eroare de apreciere

Toate instrumentele de măsurare au o apreciere, care este cea mai mică diviziune a scării, și orice măsurare care se face, indiferent dacă este vorba de goniometru sau de oricare altul, va fi întotdeauna afectată de eroare.

De exemplu, în goniometrul simplu pe care tocmai l-am văzut, cea mai mică diviziune corespunde 1º.

Eroarea maximă care poate fi făcută într-o măsurătoare făcută cu acest goniometru este mai mult sau mai puțin aprecierea. Conform acestui fapt, citirea exemplului este exprimată astfel:

În general, aprecierea unei scări de acest fel se calculează selectând două lecturi arbitrare și numărând numărul de diviziuni între ele, astfel:

Citiri cu goniometrul de precizie

Goniometrul de precizie are un vernier: o a doua scară plasată pe un disc mobil și care poate fi deplasată sub scara principală. Vernierul permite lecturi mai fine.

Ca întotdeauna, măsurarea făcută cu scala principală are ca rezultat grade și se poate face în sensul acelor de ceasornic (de la stânga la dreapta) sau în sensul acelor de ceasornic (de la dreapta la stânga), în funcție de comoditate.

Citirea pe scala principală se realizează cu procedura descrisă în secțiunea anterioară. 0 din vernier acționează ca un indicator în acest caz.

Acum mergem la lectura finală cu vernierul, care ne va oferi procesele verbale. Fiecare diviziune este echivalentă cu 5 '(minute unghiulare) și poate fi citită și de la stânga la dreapta sau de la dreapta la stânga.

Pentru a găsi măsurarea, trebuie selectată linia vernierului care se potrivește cel mai bine oricăreia dintre liniile scării fixe și care va fi fracția în grade care trebuie adăugată pentru a avea o lectură completă.

Citirea exemplului 1

Ca exemplu, să vedem citirea figurii, efectuată în sens invers acelor de ceasornic. 0 din vernier indică 64º (linia verde).

Figura 6. Exemplu de citire de la dreapta la stânga. Sursa: F. Zapata.

Acum să ne uităm la linia vernierului care se potrivește cel mai bine cu una dintre liniile principale. În figură a fost evidențiat în fucsia. Coincide cu diviziunea numărul 30 pe scara vernierului. Deci unghiul nostru măsoară:

În ceea ce privește aprecierea acestui goniometru, aceasta depinde nu numai de scara principală, ci de vernier. Goniometrele au de obicei 12 sau 24 de vernieri de divizie în fiecare jumătate. Cel din exemplu are 12.

Se calculează astfel:

În acest caz, cea mai mică diviziune este 1º = 60 ′, iar diviziunile sunt 12:

Prin urmare, citirea este raportată în acest fel:

Citirea exemplului 2

Acum, să încercăm o lectură în sensul acelor de ceasornic.

Figura 7. Citirea goniometrului efectuată de la stânga la dreapta. Sursa: F. Zapata.

0 de vernier coincide cu 42º (culoare portocalie), în timp ce diviziunea vernierului care coincide cel mai bine cu oricare dintre diviziile de pe scara principală (culoarea albastru turcoaz) corespunde la 20 ′. Prin urmare, unghiul măsurat este:

Cititorul se poate întreba ce se întâmplă dacă nicio divizie nu se potrivește exact. Când 0 vernier este în mijlocul a două diviziuni principale, diviziunea cea mai apropiată de 0 este luată ca citire a gradului. Restul măsurării se face așa cum s-a descris deja

Întotdeauna este în sarcina celui care face măsurarea să selecteze diviziunile care se potrivesc cel mai bine. Două persoane care iau aceeași măsură pot fi de acord, dar aproape întotdeauna cu privire la măsurarea fină.

Tipuri de goniometru

Goniometru universal

Există mai multe modele. Cel prezentat în figura 8 este format din două rigle rotative din metal sau plastic care se rotesc împreună cu un semicerc gradat. Obiectul al cărui unghi trebuie măsurat este plasat între rigle și citit din semicercul absolvit.

Goniometrul prezentat este utilizat pe scară largă pentru a determina intervalul de mișcare a articulației sau distanța pe care o articulație o parcurge de la poziția sa naturală la mișcarea sa maximă.

Figura 8. Goniometru al celor folosiți în medicament pentru a măsura capacitatea articulațiilor de a se mișca. Sursa: Wikimedia Commons. Sursa: Voxymoron

Electrogoniometers

Este un instrument care transformă unghiul care trebuie măsurat într-un impuls electric. Este utilizat pe scară largă pentru a măsura gama de mișcare a articulațiilor.

Goniometru cu bule

După cum îi spune și numele, are o bulă de nivelare, situată de obicei la capătul unuia dintre brațe. Deoarece multe măsurători trebuie să alinieze acest braț cu orizontalul, acest lucru permite lecturi mai fiabile.

Referințe

1. Calduch, E. Practici de laborator. Ingineria proceselor de fabricație. Universitatea din Catalunya. 20-22.
2. Cum functioneazã. Cum funcționează un goniometru. Recuperat din: como-funciona.co.
3. Díaz del Castillo, F. Metrologie dimensională. UNAM. Facultatea de Studii Superioare Cuautitlán. Recuperat din: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4. 4) Encyclopaedia Britannica. Goniometru. Recuperat de la: britannica.com
5. Junta de Andalucía. Metrologie. Recuperat din: reunadeandalucia.es.
6. Legi și formule matematice. Sisteme de măsurare a unghiurilor Recuperat de la: ingemecanica.com.
7. Goniometru. Recuperat de la: google.com.