ГОНІОМЕТР: ІСТОРІЯ, ЧАСТИНИ, ЕКСПЛУАТАЦІЯ, ВИКОРИСТАННЯ, ТИПИ - ФІЗИЧНІ - 2025

Гониометра є пристрій , що використовується для вимірювання кутів , утворених двома візуальними. Назва походить від двох грецьких слів: gonios, що означає кут та метри, посилаючись на факт вимірювання. Звідси також походить гоніометрія, що є наукою про вимірювання кутів.

Кутові величини є важливою частиною дисциплін, таких як астрономія, геодезія, геологія, медицина, мінералогія, архітектура, інженерія та багато іншого. Висоти, відстані, сили та численні фізичні властивості включають кути, тому їх вимірювання є актуальним.

Малюнок 1. Універсальний гоніометр. Джерело: Ф. Сапата,

Історія

У давнину хтось мав ідею розділити окружність на 360 рівних частин, званих градусами. Але лише в 1538 р. Голландський лікар Реньєр Гемма Фрізіус вперше розробив гоніометр - прилад, отриманий з астролаби (прилад, який використовується для вимірювання висот або поглиблень предмета).

Оскільки кут визначається як область між двома променями із загальною точкою, яка може бути центром зазначеного кола, одним із способів визначення міри цієї області є використання градуйованого кола.

Таким чином, основна конструкція - це плоске коло, градуйоване за шкалою 360º або півкруга, зі 180º. Простий пластиковий транспортир, як і той, що використовується в школі, є дуже базовим гоніометром, якщо ми дотримуємось цього визначення.

Транспортер здатний вимірювати кути на рівній поверхні, наприклад, на аркуші паперу або дошці. Тож його діапазон руху досить обмежений.

Гоніометр складніший, ніж простий транспортир. Для більшої точності при вимірюванні відстань деякі вбудовують верні, а лінійки вимірюють відстані. Вони також мають руки, щоб розмістити їх на не плоских поверхнях.

Ось чому існує безліч різновидів гоніометрів, використання яких залежить від площі, в якій ви використовуєте. Що стосується виробничих матеріалів, вони, як правило, легкі і міцні, такі як пластик, легована сталь та алюміній.

Для чого призначений гоніометр?

Як ми вже говорили, гоніометр застосовується для вимірювання кутів у найрізноманітніших ситуаціях, наприклад кутів, зроблених суглобами тіла, що свідчать про їх рухливість. Так само в будівництві необхідно виміряти кути в стелях, стінах, дверях і безлічі елементів.

Це потрібно згадати лише про декілька застосувань, оскільки вони майже нескінченні, оскільки кути є всюдисущими утвореннями у всьому, що нас оточує.

Статева система

Сексуально-мінімальна система складається з ділення окружності на 360 рівних частин, званих градусами (º). У свою чергу, кожен ступінь ділиться на хвилини (´) і одну хвилину ділить на 60 секунд (´´).

Ця система стосується кутів, а також дуже знайома як міра часу. Далі ми будемо посилатися виключно на кути.

Коли кут виражається в градусах, хвилинах і секундах, це, як кажуть, виражається комплексно. Але якщо ви вирішите залишити все в градусах і частках градуса, то це проста міра.

Наприклад, кут, який вимірює 25º 38´ 12´, є в складній мірі, але той самий кут у простому вимірі - 25,64º. Більшість наукових калькуляторів швидко перетворюються з одного на інший.

Частини

Простий або традиційний гоніометр

Простий гоніометр, як показаний на наступній схемі, складається з:

- Напівкругла частина, що містить градуйовану шкалу від 0 до 180º.

- Тіло, шматок, який займає діаметр, на якому опирається півколо зі шкалою.

- Аркуш, який закінчується в індикаторній голці для читання.

Малюнок 2. Частини базового гоніометра. Джерело: Ф. Сапата.

Прецизійний гоніометр

Більш досконалою версією є прецизійний гоніометр, який має правило ковзання, прикріплене до шарнірної рукоятки гоніометра.

Зчленована рука виходить на обертовий диск, на якому розміщено шпон або верні, і обертається на нерухомому диску, який має основну шкалу, градуйовану в 1º одиниці.

До нерухомого диска додається нерухома лінійка, яка має опорну поверхню, де підтримується деталь, що вимірюється.

Малюнок 3. Прецизійний гоніометр та його частини. Джерело: Ф. Сапата.

Функціонування

Усі сорти гоніометра мають однаковий принцип роботи, подивимось:

Верніер, який йде на обертовий диск, має шкалу, градуйовану і праворуч, і ліворуч, що дозволяє проводити вимірювання як за годинниковою, так і проти годинникової стрілки.

Зауважимо, що роздільна здатність або оцінка цього типу гоніометра становить 5 хв дуги, що відображається чисельно пізніше.

У центрі гоніометра розміщений гвинт, який служить і віссю обертання, і закріплювачем кутового положення. Деякі точні гоніометри мають додаткове колесо для контролю точного повороту, щоб воно могло бути більш точно відрегульоване для вимірюваної деталі.

Згаданий фрагмент розміщується між правилом змінної та нерухомим правилом або квадратом. І гоніометр, і деталь, що вже розміщені, свічаться, щоб переконатися, що облягання ідеально.

Після того, як будь-який промінь світла між частиною і опорною поверхнею лінійки або квадрата зник, положення фіксується за допомогою фіксатора зчленування або кріпильного гвинта. Нарешті, проводиться вимірювання, етапи якого детально описані нижче:

Як застосовується гоніометр?

Для використання гоніометра об'єкт, кут нахилу якого слід виміряти, закріплений між листом і диском гоніометра, як показано на малюнку 4. Кут, який слід виміряти, позначений там у фуксії.

Малюнок 4. Як виміряти кут за допомогою базового гоніометра. джерело: Ф. Сапата.

Зелений і синій паралелі проведено над зображенням, щоб орієнтувати читача. Кут фуксії протилежний вершині жовтому куту. Коли у вас є протилежні кути через вершину, вони вимірюють однакові.

Кут у жовтій мірі такий же, як у помаранчевому, оскільки вони розташовані між зеленою та синьою лініями, які паралельні. Переконавшись у цьому, зчитування проводиться негайно, спостерігаючи індикатор на аркуші.

Кут деталі, що вимірюється, є гострим кутом, і читання проводиться зліва направо. На збільшеному зображенні вони читають 48º.

Малюнок 5. Збільшений вигляд заходу. Джерело: Ф. Сапата.

Звичайно, читання можна робити справа наліво, оскільки для цього існує подвійна шкала. Роблячи це так чи інакше, залежить від об'єкта, який потрібно виміряти.

Помилка оцінки

Усі вимірювальні прилади мають оцінку, що є найменшим поділом шкали, і будь-яке вимірювання, яке проводиться, будь то гоніометр або будь-який інший, завжди впливатиме на помилку.

Наприклад, у простому гоніометрі, який ми щойно бачили, найменший поділ відповідає 1º.

Максимальна помилка, яка може бути допущена при вимірюванні, зробленому за допомогою цього гоніометра, є більш-менш вдячною. Відповідно, читання прикладу виражається як:

Загалом, оцінка такої шкали обчислюється шляхом вибору двох довільних показань та підрахунку кількості поділів між ними, як це:

Показання за допомогою точного гоніометра

Прецизійний гоніометр має верні: друга шкала, розміщена на рухомому диску, і її можна перемістити нижче основної шкали. Верніє дозволяє точніше читати.

Як завжди, вимірювання, проведене за основною шкалою, призводить до градусів і може бути виконано за годинниковою стрілкою (зліва направо) або проти годинникової стрілки (справа наліво), залежно від зручності.

Зчитування за основною шкалою здійснюється за процедурою, описаною в попередньому розділі. У цьому випадку індикатор 0 виступає як показник.

Тепер ми переходимо до остаточного читання з верні, який дасть нам хвилини. Кожен поділ дорівнює 5 '(кутових хвилин) і його також можна читати зліва направо або справа наліво.

Щоб знайти вимірювання, потрібно вибрати рядок, який найкраще відповідає будь-якому з рядків за фіксованою шкалою, і це буде частка в градусах, яка повинна бути додана для повного зчитування.

Приклад читання 1

Як приклад, давайте побачимо читання фігури, виконане проти годинникової стрілки. 0 верні вказує на 64º (зелена лінія).

Малюнок 6. Приклад читання справа наліво. Джерело: Ф. Сапата.

Тепер давайте розглянемо лінію верні, яка найкраще відповідає одній з основних ліній. На малюнку це було виділено в фуксії. Він збігається з поділом №30 за шкалою верньє. Отже, наш кут вимірює:

Що стосується оцінки цього гоніометра, то він залежить не тільки від основної шкали, але і від сурова. Гоніометри, як правило, мають 12 або 24 ділення верні в кожній половині. У прикладі 12.

Він розраховується так:

У цьому випадку найменший поділ дорівнює 1º = 60 ′, а ділення - 12:

Тому про читання повідомляється таким чином:

Приклад читання 2

Тепер спробуємо прочитати за годинниковою стрілкою.

Малюнок 7. Показання гоніометра, зроблені зліва направо. Джерело: Ф. Сапата.

0 верні збігається з 42º (помаранчевий колір), тоді як поділ верні, що найкраще співпадає з будь-яким із поділів на основній шкалі (бірюзово-синій колір), відповідає 20´. Тому вимірюваний кут:

Читач може задатися питанням, що станеться, якщо жоден поділ не відповідає точно. Коли 0 верні знаходиться в середині двох головних поділів, поділ, найближчий до 0, приймається за показник ступеня. Решту вимірювань виконують, як уже описано

Людина, яка проводить вимірювання, завжди залежить від вибору поділів, які найкраще відповідають. Двоє людей, які приймають однакові вимірювання, можуть не погодитися, але майже завжди про точне вимірювання.

Види гоніометра

Універсальний гоніометр

Є декілька конструкцій. Той, який показаний на рисунку 8, складається з двох обертових металевих або пластикових лінійок, які обертаються разом із градуйованим півколом. Об'єкт, кут якого слід виміряти, розміщується між лінійками і зчитується з градуйованого півкола.

Показаний гоніометр широко використовується для визначення діапазону руху суглоба або відстані, яким спільний проїжджає від свого природного положення до максимального руху.

Малюнок 8. Гоніометр тих, хто застосовується в медицині для вимірювання здатності суглобів до руху. Джерело: Wikimedia Commons. Джерело: Voxymoron

Електрогоніометри

Це інструмент, який перетворює кут, що вимірюється, в електричний імпульс. Він широко використовується для вимірювання діапазону руху суглобів.

Бульбашковий гоніометр

Як випливає з його назви, він має вирівнюючий міхур, зазвичай розташований в кінці одного з рук. Оскільки для багатьох вимірювань потрібно вирівняти цю руку до горизонтальної, це дозволяє зробити більш надійні показання.

Список літератури

1. Калдух, Е. Лабораторні практики. Техніка виробничого процесу. Університет Каталонії. 20-22.
2. Як це працює. Як працює гоніометр. Відновлено з: como-funciona.co.
3. Діас дель Кастільо, Ф. Розмірна метрологія. УНАМ. Cuautitlán факультет вищих студій. Відновлено з: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4. 4) Енциклопедія Британіка. Гоніометр. Відновлено: britannica.com
5. Хунта де Андалусія. Метрологія. Відновлено з: juntadeandalucia.es.
6. Математичні закони та формули. Системи вимірювання кутів. Відновлено з: ingemecanica.com.
7. Гоніометр. Відновлено з: google.com.