ГОНИОМЕТЪР: ИСТОРИЯ, ЧАСТИ, ЕКСПЛОАТАЦИЯ, ПРИЛОЖЕНИЯ, ВИДОВЕ - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

В гониометър е устройство, използвано за измерване на ъгли, образувани от два графика. Името идва от две гръцки думи: gonios, което означава ъгъл и метри, отнасящи се до факта на измерване. Оттам произлиза и гониометрията, която е науката за измерване на ъгли.

Ъгловите количества са важна част от дисциплините като астрономия, геодезия, геология, медицина, минералогия, архитектура, инженерство и много други. Височините, разстоянията, силите и многото физически свойства имат включени ъгли, така че тяхното измерване е от значение.

Фигура 1. Универсален гониометър. Източник: Ф. Сапата,

история

В древни времена някой е имал идеята да раздели обиколката на 360 равни части, наречени градуси. Но едва през 1538 г. холандският лекар Регниер Джема Фризиус за пръв път разработва гониометър, инструмент, получен от астролаба (устройство, използвано за измерване на котата или вдлъбнатините на обект).

Тъй като ъгъл е определен като област между две лъчи с обща точка, която може да бъде центърът на споменатия кръг, един от начините за определяне на мярката на този регион е чрез използване на градуиран кръг.

Така че основният дизайн е плосък кръг, градуиран в скала 360º или половин кръг, с 180º. Един прост пластмасов транспортир, като тези, използвани в училище, е много основен гониометър, ако се придържаме към определението.

Носачът може да измерва ъгли на равна повърхност, като лист хартия или дъска. Така обхватът му на движение е доста ограничен.

Гониометърът е по-сложен от обикновен транспортир. Някои от тях включват вдлъбнатина, за по-голяма прецизност в измерването, и владетели за измерване на разстояния. Те също имат ръце, за да ги поставят върху не плоски повърхности.

Ето защо има много разновидности на гониометри, използването на които зависи от района, в който използвате. По отношение на производствените материали те обикновено са леки и здрави, като пластмаса, легирана стомана и алуминий.

За какво е гониометърът?

Както казахме, гониометърът се използва за измерване на ъгли в най-различни ситуации, например ъглите, направени от ставите на тялото, които са показателни за тяхната подвижност. По същия начин в строителството е необходимо да се измери ъглите в таваните, стените, вратите и множество елементи.

Това да спомена само няколко приложения, тъй като те са почти безкрайни, тъй като ъглите са вездесъщи същества във всичко, което ни заобикаля.

Сексагезимална система

Сексуалната система се състои в разделяне на обиколката на 360 равни части, наречени градуси (º). От своя страна всяка степен се разделя на минути (´) и една минута се разделя на 60 секунди (´´).

Тази система се прилага за ъгли и също е много позната като мярка за време. В следващото ще се спрем изключително на ъгли.

Когато ъгъл се изразява в градуси, минути и секунди, се казва, че се изразява в комплексна мярка. Но ако решите да оставите всичко в градуси и части от степен, тогава това е проста мярка.

Например ъгъл с размери 25º 38´ 12´ е в сложна мярка, но същия ъгъл в проста мярка е 25.64º. Повечето научни калкулатори се конвертират бързо от един в друг.

Части

Прост или традиционен гониометър

Един прост гониометър като този, показан на следната диаграма, се състои от:

- Полукръгла част, която съдържа градуираната скала от 0 до 180º.

- Тялото, парче, което заема диаметър, върху което лежи полукръгът с везната.

- Листът, който завършва в показателна игла за четене.

Фигура 2. Части от основен гониометър. Източник: Ф. Сапата.

Прецизен гониометър

По-сложна версия е прецизният гониометър, който има плъзгащо правило, прикрепено към шарнирното рамо на гониометъра.

Съчленената ръка се върти върху въртящия се диск, който съдържа ножица или шпонка и се върти на неподвижния диск, чийто основен мащаб е градуиран в 1º единици.

Прикрепен към неподвижния диск е фиксираната линийка, която има референтна повърхност, където се поддържа частта, която трябва да се измерва.

Фигура 3. Прецизен гониометър и неговите части. Източник: Ф. Сапата.

Функциониращ

Всички сортове гониометър имат един и същ принцип на работа, нека видим:

Верниерът, който върви на въртящия се диск, има скала, градуирана отдясно и отляво, което позволява да се правят измервания както по посока на часовниковата стрелка, така и обратно.

Трябва да се отбележи, че разделителната способност или оценката на този тип гониометър е 5 минути дъга, което е показано числово по-късно.

В центъра на гониометъра има винт, който служи както за въртене на оста, така и за фиксиране на ъгловото положение. Някои прецизни гониометри имат допълнително колело, за да контролират финия завой, така че да може да се регулира по-точно на парчето, което ще се измерва.

Споменатото парче се поставя между правилото за променлива и фиксираното правило или квадрат. И гониометърът, и частта, която вече е поставена, са свещи, за да се уверите, че пасването е перфектно.

След като всеки светлинен път между парчето и еталонната повърхност на линията или квадрата изчезне, позицията се фиксира с фиксиращия фиксиращ винт или фиксиращ винт. И накрая, измерването се извършва, стъпките на които са подробно описани по-долу:

Как се използва гониометърът?

За да се използва гониометърът, обектът, чийто ъгъл на наклон трябва да бъде измерен, се заклинва между листа и диска на гониометъра, както е показано на фигура 4. Ъгълът, който се измерва, е отбелязан там във фуксия.

Фигура 4. Как да се измери ъгъл с основен гониометър. източник: Ф. Сапата.

Зелени и сини паралели са изтеглени над изображението, за да насочат читателя. Ъгълът на фуксията е противоположен от върха на жълтия ъгъл. Когато имате противоположни ъгли през върха, те измерват същото.

Ъгълът в жълто измерва същото като оранжевото, тъй като те са между зелена и синя линия, които са успоредни. След като се убедите в това, четенето се извършва веднага, като се наблюдава индикаторът на листа.

Ъгълът на измерваното парче е остър ъгъл и отчитането се извършва отляво надясно. В увеличеното изображение те четат 48º.

Фигура 5. Уголемен изглед на мярката. Източник: Ф. Сапата.

Разбира се, четенето може да се направи от дясно на ляво, тъй като има двойна скала за това. Да го направите по един или друг начин зависи от обекта, който ще бъде измерен.

Грешка в оценката

Всички измервателни уреди имат оценка, което е най-малкото разделение на скалата и всяко измерване, което се прави, независимо дали е с гониометър или друг, винаги ще бъде повлияно от грешка.

Например в простия гониометър, който току-що видяхме, най-малкото деление съответства на 1º.

Максималната грешка, която може да бъде направена при измерване, направено с този гониометър, е повече или по-малко преценка. Според това четенето на примера се изразява като:

Като цяло оценката на мащаб като този се изчислява чрез избиране на две произволни показания и преброяване на броя разделения между тях, като това:

Показания с прецизния гониометър

Прецизният гониометър има ренея: втора скала, поставена върху подвижен диск и която може да бъде преместена под основната скала. Верниерът позволява по-фини показания.

Както винаги, измерването, направено с основната скала, води до градуси и може да се извърши по посока на часовниковата стрелка (отляво надясно) или обратно на часовниковата стрелка (отдясно наляво), в зависимост от удобството.

Отчитането на основната скала се извършва с процедурата, описана в предишния раздел. В този случай 0 на верниер е индикатор.

Сега преминаваме към последното четене с верни, което ще ни даде минутите. Всяко деление е еквивалентно на 5´ (ъглови минути) и може да се чете отляво надясно или отдясно на ляво.

За да намерите измерването, трябва да бъде избрана линията на верниер, която най-добре съвпада с която и да е от линиите на фиксираната скала, и това ще бъде частта в градуси, която трябва да бъде добавена, за да има пълно отчитане.

Пример за четене 1

Като пример, нека видим четенето на фигурата, направено обратно на часовниковата стрелка. 0 на верниер показва 64 ° (зелена линия).

Фигура 6. Пример за четене отдясно на ляво. Източник: Ф. Сапата.

Сега нека разгледаме линията на верниер, която най-добре съвпада с една от основните линии. На фигурата тя е подчертана в фуксия. Той съвпада с дивизия номер 30 по скалата на верниер. Така че нашият ъгъл измерва:

Що се отнася до оценката на този гониометър, той зависи не само от основната скала, но и от верниер. Гониометрите обикновено имат 12 или 24 дивизия верниери във всяка половина. Този в примера има 12.

Изчислява се по следния начин:

В този случай най-малкото деление е 1º = 60 ′, а деленията са 12:

Следователно четенето се отчита по този начин:

Пример за четене 2

Сега нека опитаме да четете по посока на часовниковата стрелка.

Фигура 7. Отчитане на гониометър, направено отляво надясно. Източник: Ф. Сапата.

0 на верниер съвпада с 42º (оранжев цвят), докато делението на верниер, което най-добре съвпада с което и да е от разделите на основната скала (тюркоазено син цвят), съответства на 20´. Следователно измереният ъгъл е:

Читателят може да се чуди какво се случва, ако никое разделение не съвпада точно. Когато 0 на верниер е в средата на две основни деления, най-близкото до 0 разделяне се приема за отчитане на степента. Останалото измерване се извършва както вече е описано

Винаги зависи човекът, който прави измерването, да избере разделенията, които най-добре съвпадат. Двама души, които правят едно и също измерване, не могат да се съгласят, но почти винаги са на фино измерване.

Видове гониометър

Универсален гониометър

Има множество дизайни. Този, показан на фигура 8, се състои от две въртящи се метални или пластмасови владетели, които се въртят заедно с градуиран полукръг. Обектът, чийто ъгъл трябва да бъде измерен, се поставя между линейките и се чете от градуирания полукръг.

Показаният гониометър се използва широко за определяне на обхвата на движението на ставата или разстоянието, което една става изминава от естественото си положение до максималното си движение.

Фигура 8. Гониометър на тези, използвани в медицината за измерване на способността на ставите да се движат. Източник: Wikimedia Commons. Източник: Voxymoron

Electrogoniometers

Това е инструмент, който превръща ъгъла, който се измерва, в електрически импулс. Той се използва широко за измерване на обхвата на движение на ставите.

Гониометър за балончета

Както подсказва името му, той има изравняващ мехур, разположен обикновено в края на едната ръка. Тъй като много измервания трябва да изравнят тази рама с хоризонталата, това позволява по-надеждно отчитане.

Препратки

1. Calduch, E. Лабораторни практики. Технология на производствения процес. Университет в Каталуния. 20-22.
2. Как работи. Как работи гониометърът. Възстановено от: como-funciona.co.
3. Диас дел Кастило, Ф. Размерна метрология. Пумас. Куаутитлан Факултет за висши изследвания. Възстановено от: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4. 4) Енциклопедия Британика. Гониометрична. Възстановено от: britannica.com
5. Хунта де Андалусия. Метрология. Възстановени от: juntadeandalucia.es.
6. Математически закони и формули. Системи за измерване на ъгъл. Възстановено от: ingemecanica.com.
7. Гониометрична. Възстановено от: google.com.