GONIOMETER: ZGODOVINA, DELI, DELOVANJE, UPORABE, VRSTE - FIZIČNO - 2026

Goniometrom je naprava za merjenje kotov tvorjene z dvema vizualne. Ime izhaja iz dveh grških besed: gonios, kar pomeni kot in metri, ki se nanašajo na dejstvo merjenja. Od tam izhaja tudi goniometrija, ki je znanost o merjenju kotov.

Kotne količine so pomemben del disciplin, kot so astronomija, geodetska dejavnost, geologija, medicina, mineralogija, arhitektura, inženiring in številne druge. Višine, razdalje, sile in številne fizikalne lastnosti vključujejo kote, zato je njihovo merjenje pomembno.

Slika 1. Univerzalni goniometer. Vir: F. Zapata,

Zgodovina

V starih časih je nekdo imel idejo, da bi obod razdelil na 360 enakih delov, imenovanih stopinj. Toda šele leta 1538 je nizozemski zdravnik Regnier Gemma Frisius prvič razvil goniometer, instrument, pridobljen iz astrolabe (naprava, ki se uporablja za merjenje dvigov ali vdolbinic predmeta).

Ker je kot določen kot območje med dvema žarkoma s skupno točko, ki je lahko središče omenjenega kroga, je en način za določitev mere tega območja z uporabo graduiranega kroga.

Torej je osnovna zasnova raven krog, diplomiran v merilu 360º ali pol kroga, s 180º. Preprost plastični nosilec, kot so ga uporabili v šoli, je zelo osnovni goniometer, če se držimo definicije.

Nosilec lahko meri kote na ravni površini, na primer na papirju ali plošči. Torej je njegov obseg gibanja precej omejen.

Goniometer je bolj izpopolnjen kot preprost nosilec. Nekateri vključujejo vernier za večjo natančnost pri merjenju in ravnila za merjenje razdalj. Imajo tudi roke, s katerimi jih lahko postavijo na ravne površine.

Zato obstaja veliko sort goniometrov, katerih uporaba je odvisna od področja, na katerem uporabljate. Glede proizvodnih materialov so na splošno lahki in močni, kot so plastika, legirano jeklo in aluminij.

Za kaj je namenjen goniometer?

Kot smo že rekli, se goniometer uporablja za merjenje kotov v najrazličnejših situacijah, na primer kotih, ki jih naredijo sklepi telesa, kar kaže na njihovo gibljivost. Podobno je pri gradnji potrebno izmeriti kote v stropih, stenah, vratih in množici elementov.

Če omenimo le nekaj aplikacij, saj so skoraj neskončne, saj so koti vseprisotni entiteti v vsem, kar nas obdaja.

Sexagesimalni sistem

Spolni sistem je sestavljen iz deljenja oboda na 360 enakih delov, imenovanih stopinj (º). Vsaka stopnja je razdeljena na minute (´) in eno minuto na 60 sekund (´´).

Ta sistem velja za kote in je zelo znan tudi kot merilo časa. V nadaljevanju se bomo nanašali izključno na kote.

Kadar je kot izražen v stopinjah, minutah in sekundah, naj bi bil izražen v kompleksni meri. Če pa se odločite, da boste vse pustili v stopinjah in delih stopnje, potem je to preprosto merilo.

Na primer, kot, ki meri 25 ° 38 '12', je v kompleksni meri, enak kot v preprosti meri pa je 25,64 °. Večina znanstvenih kalkulatorjev se hitro pretvori iz enega v drugega.

Deli

Enostaven ali tradicionalen goniometer

Preprost goniometer, kot je prikazan na naslednjem diagramu, je sestavljen iz:

- Polkrožni del, ki vsebuje stopnjevano lestvico od 0 do 180 °.

- Telo, kos, ki zaseda premer, na katerem počiva polkrog z lestvico.

- List, ki se konča na kazalcu za branje.

Slika 2. Deli osnovnega goniometra. Vir: F. Zapata.

Natančni goniometer

Bolj izpopolnjena različica je natančni goniometer, ki ima drsno pravilo, pritrjeno na zgibno roko goniometra.

Zgibna roka gre na vrteči se disk, ki vsebuje nore ali vernier, in se vrti na fiksnem disku, ki ima glavno lestvico, graduirano v 1º enotah.

Na fiksni disk je pritrjen fiksni ravnilo, ki ima referenčno površino, kjer je del, ki ga je treba izmeriti, podprt.

Slika 3. Natančni goniometer in njegovi deli. Vir: F. Zapata.

Delovanje

Vse sorte goniometra imajo enak princip delovanja, poglejmo:

Vernier, ki gre na vrteči se disk, ima lestvico, graduirano na desno in levo, kar omogoča meritve tako v smeri kot v nasprotni smeri urinega kazalca.

Upoštevati je treba, da je ločljivost ali vrednost te vrste goniometra 5 minut loka, kar je prikazano številčno kasneje.

Na sredini goniometra je vijak, ki služi tako vrtenje osi kot pritrdilni kotni položaj. Nekateri natančni goniometri imajo dodatno kolo za nadzor finega zavoja, tako da ga je mogoče natančneje prilagoditi kosu, ki ga je treba izmeriti.

Omenjeni kos je postavljen med pravilom spremenljivke in fiksnim pravilom ali kvadratom. Tako goniometer kot tudi že nameščeni del sta svečeni, da zagotovite popolno prileganje.

Ko izgine kateri koli prehod svetlobe med kosom in referenčno površino ravnila ali kvadrata, se položaj pritrdi s fiksirnim fiksatorjem ali pritrdilnim vijakom. Končno se izvede meritev, katere koraki so podrobno opisani spodaj:

Kako se uporablja goniometer?

Za uporabo goniometra je predmet, katerega naklon izmerimo, vpet med pločevino in diskom goniometra, kot je prikazano na sliki 4. Tam je kot, ki ga je treba izmeriti, označen v fuksiji.

Slika 4. Kako izmeriti kot z osnovnim goniometrom. vir: F. Zapata.

Zeleni in modri vzporedniki so narisali nad sliko, da bi usmerjali bralca. Kot fuksije je nasproten od vrha do rumenega kota. Ko imate nasprotne kote skozi točko, merijo enako.

Kot v rumeni barvi meri enako kot oranžni, saj sta med zeleno in modro črto, ki sta vzporedni. Ko smo prepričani v to, se odčitanje izvede takoj, ko se opazuje indikator na listu.

Kot kosa, ki ga je treba izmeriti, je oster kot, odčitek pa je narejen od leve proti desni. Na povečani sliki se glasi 48 °.

Slika 5. Povečan pogled na ukrep. Vir: F. Zapata.

Seveda lahko branje opravimo od desne proti levi, saj za to obstaja dvojna lestvica. To storite tako ali drugače, je odvisno od predmeta, ki ga je treba izmeriti.

Napaka cenitve

Vsi merilni inštrumenti se upoštevajo, kar je najmanjša delitev na lestvici, in na vsako meritev, bodisi z goniometrom ali katero koli drugo, bo vedno vplivala napaka.

Na primer, v preprostem goniometru, ki smo ga pravkar videli, najmanjša delitev ustreza 1 °.

Največja napaka, ki jo lahko naredimo pri merjenju s tem goniometrom, je bolj ali manj upoštevana. Glede na to je branje primera izraženo kot:

Na splošno se ocena takšne lestvice izračuna z izbiro dveh poljubnih odčitkov in štetjem števila delitev med njimi, takole:

Odčitki z natančnim goniometrom

Natančni goniometer ima vernier: drugo lestvico, ki je nameščena na premičnem disku in jo je mogoče premikati pod glavno lestvico. Vernier omogoča natančnejše branje.

Kot vedno meritev z glavno lestvico povzroči v stopinjah in se lahko izvede v smeri urinega kazalca (levo proti desni) ali v nasprotni smeri (desno proti levi), odvisno od priročnosti.

Branje na glavni lestvici se izvede s postopkom, opisanim v prejšnjem razdelku. V tem primeru je oznaka 0 vernierja indikator.

Zdaj gremo na končno branje s vernierjem, ki nam bo dal minute. Vsaka delitev je enakovredna 5´ (kotnim minutam) in jo lahko beremo tudi od leve proti desni ali desno proti levi.

Če želite najti meritev, je treba izbrati črto vretena, ki se najbolje ujema s katero koli črto fiksne lestvice in to bo delež v stopinjah, ki ga je treba dodati, da bo popolno odčitano.

Primer branja 1

Kot primer si oglejmo branje slike, izvedeno v nasprotni smeri urinega kazalca. 0 vernierja označuje 64 ° (zelena črta).

Slika 6. Primer branja od desne proti levi. Vir: F. Zapata.

Zdaj si oglejmo vrstico vernierja, ki se najbolje ujema z eno od glavnih vrstic. Na sliki je poudarjen v fuksiji. Sovpada z oddelkom številka 30 na vernierjevi lestvici. Torej naš kot meri:

Kar zadeva cenitev tega goniometra, ni odvisno samo od glavne lestvice, temveč od vernierja. Goniometri imajo običajno v vsaki polovici 12 ali 24 delnih vertierjev. Tistega v primeru ima 12.

Izračuna se na naslednji način:

V tem primeru je najmanjša delitev 1º = 60 ′, delitve pa 12:

Zato se o branju poroča na naslednji način:

Primer branja 2

Zdaj poskusimo z branjem v smeri urinega kazalca.

Slika 7. Odčitavanje goniometra od leve proti desni. Vir: F. Zapata.

0 vernierja sovpada z 42 ° (oranžna barva), medtem ko delitev vernierja, ki najbolje sovpada s katero koli od delitev na glavni lestvici (turkizno modra barva), ustreza 20 '. Zato je izmerjeni kot:

Bralec se lahko vpraša, kaj se zgodi, če se nobena delitev ne ujema natančno. Ko je 0 vernierja sredi dveh glavnih oddelkov, se delitev, ki je najbližja 0, vzame kot odčitek stopnje. Preostali del meritve se opravi, kot je že opisano

Oseba, ki izvaja meritev, je vedno odvisna od izbire delitev, ki se najbolje ujemajo. Dve osebi, ki izvajata isto meritev, se ne moreta strinjati, a skoraj vedno sta natančna.

Vrste goniometra

Univerzalni goniometer

Obstaja več modelov. Tistega, prikazanega na sliki 8, sestavljata dva zasukana kovinska ali plastična ravnila, ki se vrtijo skupaj z stopnjevanim polkrogom. Predmet, katerega kot je treba izmeriti, se postavi med ravnila in odčita iz graduiranega polkroga.

Prikazani goniometer se široko uporablja za določanje obsega gibanja sklepa ali razdaljo, ki jo sklep prehodi od naravnega položaja do največjega gibanja.

Slika 8. Goniometer tistih, ki se uporabljajo v medicini za merjenje sposobnosti gibanja sklepov. Vir: Wikimedia Commons. Vir: Voxymoron

Elektrogoniometri

To je instrument, ki pretvori kot, ki ga je treba izmeriti, v električni impulz. Široko se uporablja za merjenje obsega gibanja sklepov.

Mehurčki goniometer

Kot pove že ime, ima izravnalni mehurček, ki se običajno nahaja na koncu ene od ročic. Ker mora veliko meritev to ročico poravnati z vodoravno, to omogoča zanesljivejše odčitke.

Reference

1. Calduch, E. Laboratorijske prakse. Proizvodni procesni inženiring. Univerza v Kataloniji. 20–22.
2. Kako deluje. Kako deluje goniometer Pridobljeno iz: como-funciona.co.
3. Díaz del Castillo, F. Dimenzijska meroslovje. UNAM. Cuautitlán Fakulteta za višje študije. Pridobljeno: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4. 4) Enciklopedija Britannica. Goniometer. Pridobljeno: britannica.com
5. Junta de Andalucía. Meroslovje. Pridobljeno: juntadeandalucia.es.
6. Matematični zakoni in formule. Sistemi za merjenje kota Pridobljeno: ingemecanica.com.
7. Goniometer. Pridobljeno: google.com.