GONIOMETRAS: ISTORIJA, DALYS, VEIKIMAS, PANAUDOJIMAS, TIPAI - FIZINIS - 2025

Goniometr yra matuoti naudojamas prietaisas kampų, kuriuos sudaro dviejų vizualizacijomis. Pavadinimas kilęs iš dviejų graikiškų žodžių: gonios, kuris reiškia kampą ir metrus, nurodant matavimo faktą. Iš čia taip pat gaunama goniometrija, tai yra kampų matavimo mokslas.

Kampiniai dydžiai yra svarbi disciplinų, tokių kaip astronomija, geodezija, geologija, medicina, mineralogija, architektūra, inžinerija ir daugelis kitų, dalis. Tam tikri kampai yra susiję su aukščiu, atstumu, jėgomis ir daugybe fizinių savybių, todėl jų matavimas yra svarbus.

1 pav. Universalus goniometras. Šaltinis: F. Zapata,

Istorija

Senovėje kažkas turėjo idėją padalinti apskritimą į 360 lygių dalių, vadinamų laipsniais. Tačiau tik 1538 m. Olandų gydytojas Regnier Gemma Frisius pirmą kartą sukūrė goniometrą, prietaisą, gautą iš astrolabe (prietaisą, naudojamą objekto pakilimams ar depresijoms matuoti).

Kadangi kampas yra apibrėžiamas kaip sritis tarp dviejų spindulių, turinčių bendrą tašką, kuris gali būti minėto apskritimo centras, vienas iš būdų nustatyti šios srities išmatavimą yra padalintasis apskritimas.

Taigi pagrindinis dizainas yra plokščias apskritimas, padalintas iš 360 ° arba pusės apskritimo, kurio kampas yra 180 °. Paprastas plastikinis sprogdiklis, kaip ir tie, kurie naudojami mokykloje, yra labai paprastas goniometras, jei laikysimės apibrėžimo.

Proraktorius gali išmatuoti kampus ant lygaus paviršiaus, pavyzdžiui, popieriaus lapo ar lentos. Taigi jo judesio diapazonas yra gana ribotas.

Goniometras yra sudėtingesnis nei paprastas transformatorius. Kai kurie turi vernierą, kad būtų galima tiksliau matuoti, ir liniuotes atstumams matuoti. Jie taip pat turi ginklus, kad padėtų juos ant nelygių paviršių.

Štai kodėl yra daugybė goniometrų variantų, kurių naudojimas priklauso nuo jūsų naudojamo ploto. Kalbant apie gamybos medžiagas, jos paprastai yra lengvos ir stiprios, tokios kaip plastikas, legiruotas plienas ir aliuminis.

Kam skirtas goniometras?

Kaip jau minėjome, goniometras naudojamas matuoti kampus įvairiose situacijose, pavyzdžiui, kūno sąnarių padarytuose kampuose, kurie rodo jų judumą. Panašiai ir statant, reikia išmatuoti kampus lubose, sienose, duryse ir daugybę elementų.

Reikėtų paminėti tik keletą programų, nes jų yra beveik begalė, nes kampai yra visur esančios visumos, kurios mus supa.

Seksualinės sistemos

Seksualimalinę sistemą sudaro apskritimo padalijimas į 360 lygių dalių, vadinamų laipsniais (º). Savo ruožtu kiekvienas laipsnis yra padalintas į minutes (´), o viena minutė - į 60 sekundžių (´).

Ši sistema taikoma kampams ir yra labai gerai žinoma kaip laiko matas. Toliau kalbėsime tik apie kampus.

Kai kampas išreiškiamas laipsniais, minutėmis ir sekundėmis, sakoma, kad kampas išreiškiamas sudėtiniu dydžiu. Bet jei jūs nuspręsite viską palikti laipsniais ir trupmenomis, tai yra paprasta priemonė.

Pavyzdžiui, kampas, kurio dydis yra 25º 38 ′ 12 ´, yra sudėtingas, tačiau tas pats kampas paprastu matu yra 25,64º. Daugelis mokslinių skaičiuoklių greitai konvertuoja iš vienos į kitą.

Dalys

Paprastas ar tradicinis goniometras

Paprastą goniometrą, kaip parodyta šioje schemoje, sudaro:

- Pusapvalė dalis, kurioje yra graduota skalė nuo 0 iki 180º.

- Kūnas, skersmuo užimantis gabalas, ant kurio ilsisi puslankis su svarstyklėmis.

- lapas, kuris baigiasi rodoma adata skaitymui.

2 pav. Pagrindinio goniometro dalys. Šaltinis: F. Zapata.

Tikslus goniometras

Sudėtingesnė versija yra tikslusis goniometras, kurio slankiosios taisyklės yra pritvirtintos prie šoninės goniometro rankos.

Šarnyrinė rankena eina ant besisukančio disko, kuriame yra vernier arba vernier, ir sukasi fiksuotame diske, kurio pagrindinė skalė yra padalinta 1º vienetais.

Pritvirtintas prie fiksuoto disko yra fiksuotas liniuotė, turinti atskaitos paviršių, kuriame yra atraminė dalis, kurią reikia išmatuoti.

3 pav. Tikslus goniometras ir jo dalys. Šaltinis: F. Zapata.

Veikiantis

Visų rūšių goniometrai turi tą patį veikimo principą, pažiūrėkime:

Vernieris, einantis ant besisukančio disko, turi skalę, padalintą į dešinę ir į kairę, kuri leidžia matuoti tiek pagal laikrodžio rodyklę, tiek prieš laikrodžio rodyklę.

Reikėtų pažymėti, kad tokio tipo goniometrai skiriamąją gebą ar vertę sudaro 5 minutes lanko, kuris bus parodytas vėliau.

Goniometro centre yra varžtas, kuris tarnauja ir kaip kampo padėties sukimosi ašis, ir kaip fiksatorius. Kai kurie tikslūs goniometrai turi papildomą ratuką, skirtą tiksliai valdyti, kad jį būtų galima tiksliau pritaikyti prie išmatuojamo gabalo.

Minėtas gabalas dedamas tarp kintamos taisyklės ir fiksuotos taisyklės ar kvadrato. Tiek goniometras, tiek jau pastatyta dalis yra uždegti, kad įsitikintumėte, jog jie tinka.

Išnykus bet kokiam šviesos takui tarp detalės ir liniuotės ar kvadrato etaloninio paviršiaus, padėtis fiksuojama šarnyriniu fiksatoriumi arba tvirtinimo varžtu. Galiausiai atliekamas matavimas, kurio žingsniai aprašyti žemiau:

Kaip naudojamas goniometras?

Jei norite naudoti goniometrą, objektas, kurio polinkio kampas turi būti išmatuotas, yra pleištas tarp lakšto ir goniometro disko, kaip parodyta 4 paveiksle. Čia matuojamas kampas pažymėtas fuksija.

4 paveikslas. Kaip pamatuoti kampą naudojant pagrindinį goniometrą. šaltinis: F. Zapata.

Virš paveikslėlio buvo nubrėžtos žalios ir mėlynos spalvos paralelės, kurios padės skaitytojui. Fuksijos kampas viršūnės atžvilgiu priešingas geltonam kampui. Kai per viršūnę yra priešingi kampai, jie matuoja tą patį.

Geltonos spalvos kampas matuojamas taip pat, kaip oranžinės spalvos, nes jos yra tarp žalios ir mėlynos linijų, kurios yra lygiagrečios. Tai įsitikinęs, skaitymas atliekamas iškart, stebint lape esantį rodiklį.

Išmatuojamo kūrinio kampas yra aštrus kampas, o rodmenys skaičiuojami iš kairės į dešinę. Padidintame paveiksle jie skaito 48º.

5 paveikslas. Išplėstas priemonės vaizdas. Šaltinis: F. Zapata.

Žinoma, rodmenis galima atlikti iš dešinės į kairę, nes tam yra dviguba skalė. Ar tai darysite vienaip ar kitaip, priklauso nuo išmatuojamo objekto.

Vertinimo klaida

Visi matavimo prietaisai turi atitikimą, kuris yra mažiausias skalės padalijimas, ir bet koks matavimas, atliktas naudojant goniometrą ar kitą, visada bus paveiktas klaidų.

Pvz., Paprastame ką tik matomame goniometre mažiausias padalijimas atitinka 1º.

Didžiausia paklaida, kurią galima padaryti matuojant šį goniometrą, yra daugiau ar mažiau įvertinta. Remiantis tuo, pavyzdys skaitomas taip:

Apskritai, tokios masto vertės padidėjimas apskaičiuojamas pasirenkant du savavališkus rodmenis ir suskaičiuojant padalijimų tarp jų skaičių, pavyzdžiui:

Rodmenys su tiksliu goniometru

Tikslusis goniometras turi vernierą: antroji skalė, dedama ant kilnojamojo disko ir kurią galima perkelti žemiau pagrindinės skalės. Vernieras leidžia tiksliau nuskaityti.

Kaip visada, matuojant pagrindinę skalę, rezultatas gaunamas laipsniais ir gali būti atliekamas pagal laikrodžio rodyklę (iš kairės į dešinę) arba prieš laikrodžio rodyklę (iš dešinės į kairę), atsižvelgiant į patogumą.

Pagrindinės skalės skaitymas atliekamas pagal ankstesniame skyriuje aprašytą procedūrą. Vernier 0 tokiu atveju veikia kaip rodiklis.

Dabar einame į galutinį svarstymą su vernieriumi, kuris suteiks mums minučių. Kiekvienas padalijimas yra lygus 5´ (kampinės minutės) ir taip pat gali būti skaitomas iš kairės į dešinę arba iš dešinės į kairę.

Norint išmatuoti matavimą, reikia pasirinkti vernierio liniją, kuri geriausiai atitinka bet kurią fiksuotos skalės liniją, ir tai bus trupmena laipsniais, kuri turi būti pridėta, kad būtų gautas visas rodmuo.

1 skaitymo pavyzdys

Kaip pavyzdį pažiūrėkime figūros skaitymą, atliktą prieš laikrodžio rodyklę. Vernierio 0 rodo 64º (žalia linija).

6 paveikslas. Skaitymo iš dešinės į kairę pavyzdys. Šaltinis: F. Zapata.

Dabar pažvelkime į vernierio liniją, kuri geriausiai atitinka vieną iš pagrindinių linijų. Paveiksle jis buvo paryškintas fuksija. Tai sutampa su padalijimo numeriu 30 pagal vernierio skalę. Taigi mūsų kampas matuojamas:

Kalbant apie šio goniometro vertinimą, jis priklauso ne tik nuo pagrindinės skalės, bet ir nuo vernierio. Goniometrai paprastai turi 12 arba 24 dalijimosi vernerius kiekvienoje pusėje. Pavyzdyje yra 12.

Jis apskaičiuojamas taip:

Tokiu atveju mažiausias padalijimas yra 1º = 60 ´, o padalijimai yra 12:

Todėl rodmenys pateikiami tokiu būdu:

2 skaitymo pavyzdys

Dabar pabandykime skaityti pagal laikrodžio rodyklę.

7 paveikslas. Goniometro rodmenys paimti iš kairės į dešinę. Šaltinis: F. Zapata.

Vernierio 0 sutampa su 42º (oranžinė spalva), o vernierio padalijimas, kuris geriausiai sutampa su bet kuria pagrindinės skalės padalijama spalva (turkio spalvos mėlyna spalva), atitinka 20´. Todėl išmatuotas kampas yra:

Skaitytojui gali kilti klausimas, kas atsitiks, jei nė vienas padalijimas tiksliai nesutampa. Kai vernierio 0 yra dviejų pagrindinių padalų viduryje, laipsnio rodmuo laikomas padalijimas, artimiausias 0. Likusi dalis matuojama taip, kaip jau aprašyta

Matavimą atliekantis asmuo visada pasirenka padalijimus, kurie geriausiai atitinka. Du žmonės, atliekantys tą patį matavimą, gali nesutikti, tačiau beveik visada dėl to tiksliai matuojasi.

Goniometro tipai

Universalus goniometras

Yra keletas dizainų. 8 paveiksle pavaizduota susideda iš dviejų suktų metalinių arba plastikinių liniuotių, kurios sukasi kartu su graduotu puslankiu. Objektas, kurio kampas turi būti išmatuotas, dedamas tarp liniuotių ir nuskaitomas iš graduoto puslankiu.

Parodytas goniometras yra plačiai naudojamas norint nustatyti sąnario judesio diapazoną arba atstumą, kurį sąnarys nuvažiuoja nuo savo natūralios padėties iki maksimalaus judesio.

8 paveikslas. Goniometras, naudojamas medicinoje, norint išmatuoti sąnarių judėjimą. Šaltinis: „Wikimedia Commons“. Šaltinis: „Voxymoron“

Elektrogoniometrai

Tai instrumentas, kuris išmatuojamą kampą paverčia elektros impulsu. Jis plačiai naudojamas matuojant sąnarių judesių diapazoną.

Burbulinis goniometras

Kaip rodo jo pavadinimas, jis turi išlyginamąjį burbulą, paprastai esantį vienos rankos gale. Kadangi atliekant daugelį matavimų šią ranką reikia suderinti su horizontalia, tai leidžia gauti patikimesnius rodmenis.

Nuorodos

1. Calduch, E. Laboratorinė praktika. Gamybos proceso inžinerija. Catalunya universitetas. 20–22.
2. Kaip tai veikia. Kaip veikia goniometras. Atkurta iš: como-funciona.co.
3. Díaz del Castillo, F. Matmenų metrologija. UNAM. Cuautitlán Aukštųjų studijų fakultetas. Atkurta iš: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4. 4) Enciklopedija „Britannica“. Goniometras. Atkurta iš: britannica.com
5. Junta de Andalucía. Metrologija. Atkurta iš: juntadeandalucia.es.
6. Matematiniai dėsniai ir formulės. Kampų matavimo sistemos. Atkurta iš: ingemecanica.com.
7. Goniometras. Atkurta iš: google.com.