Goniometer geschiedenis, onderdelen, bediening, gebruik, typen

Hij goniometer Het is het apparaat dat wordt gebruikt om hoeken te meten die door twee visuals zijn gevormd. De naam komt uit twee Griekse woorden: Gonios, wat hoek betekent en meter, In verwijzing naar meten. Van daaruit ontleent ook goniometrie, de wetenschap van de meting van hoeken.

Hoekige hoeveelheden zijn een belangrijk onderdeel van disciplines zoals astronomie, topografie, geologie, geneeskunde, mineralogie, architectuur, engineering en nog veel meer. Hoogten, afstanden, krachten en tal van fysieke eigenschappen hebben betrokken hoeken, dus hun meting is relevant.

Figuur 1. Universele goniometer. Bron: f. Zapata,

[TOC]

Geschiedenis

In de oudheid had iemand het idee om de omtrek te verdelen in 360 gelijke delen, genaamd graden. Maar het was pas in 1538 dat de Nederlandse arts Regnier Gemma Frisius voor het eerst een goniometer ontwikkelde, een instrument afgeleid van Astrolabio (apparaat dat wordt gebruikt om de verhogingen of depressies van een object te meten).

Aangezien een hoek wordt gedefinieerd als het gebied tussen twee semi -strak met een gemeenschappelijk punt, dat het centrum van de omtrek kan zijn, is een manier om de maat van dat gebied te bepalen, een afgestudeerde omtrek gebruikt.

Het basisontwerp is dus een platte cirkel, afgestudeerd met een 360º of halve cirkelschaal, met 180º. Een eenvoudige plastic transportband, zoals die op school, is een zeer eenvoudige goniometer, als we ons aan de definitie houden.

De transportband kan hoeken op een vlak oppervlak meten, zoals een papier of een bord. Dus het bewegingsbereik is vrij beperkt.

De goniometer is verfijnder dan een eenvoudige transportband. Sommigen bevatten een nonius, voor meer precisie voor zover, en regels voor het meten van afstanden. Ze hebben ook armen om ze op niet -flatoppervlakken te vinden.

Daarom zijn er veel soorten goniometers, wiens gebruik afhangt van het gebied waarin hij gebruikt. Wat de productiematerialen betreft, ze zijn meestal licht en resistent, zoals plastic, legeringsstaal en aluminium.

Waar is de goniometer voor?

Zoals we hebben gezegd, dient de goniometer om hoeken te meten in verschillende situaties, bijvoorbeeld de hoeken die de articulaties van het lichaam maken, die een indicatie zijn van zijn mobiliteit. Evenzo is het in aanbouw noodzakelijk om hoeken in plafonds, muren, deuren en veelheid aan elementen te meten.

Dit om slechts enkele toepassingen te noemen, omdat ze bijna oneindig zijn, omdat de hoeken alomtegenwoordig zijn in alles om ons heen.

Sexagesimale systeem

Hij Sexagesimale systeem Het bestaat uit het delen van de omtrek in 360 gelijke delen die graden worden genoemd (º). Op zijn beurt is elke graad verdeeld in minuten (') en een minuut is in 60 seconden (").

Dit systeem is van toepassing op hoeken en is ook zeer bekend als een mate van tijd. In wat volgt zullen we uitsluitend naar de hoeken verwijzen.

Kan u van dienst zijn: thermische verwijding

Wanneer een hoek wordt uitgedrukt in graden, minuten en seconden, wordt gezegd dat deze wordt uitgedrukt in Complexe maatregel. Maar als je ervoor kiest om alles in graden en fracties van graad te laten, dan is het een Eenvoudige maatregel.

Een hoek die bijvoorbeeld 25 º 38 '12 "meet, is complex, maar dezelfde hoek in een eenvoudige mate is 25.64 º. De meeste wetenschappelijke rekenmachines maken een conversie tussen de ene en de andere.

Partijen

Eenvoudige of traditionele goniometer

Een eenvoudige goniometer zoals die in het volgende schema wordt getoond, bestaat uit:

- Een halfcirkelvormig deel dat de afgestudeerde schaal bevat die van 0 tot 180º.

- Het lichaam, een stuk dat een diameter inneemt, waarop de halve cirkel wordt ondersteund door de schaal.

- Het vel dat eindigt in een indicatornaald om te lezen.

Figuur 2. Delen van een basisgoniometer. Bron: f. Zapata.

Precisie goniometer

Een meer geavanceerde versie is de precisie -goniometer, die een glijdende regel heeft die is vastgesteld aan de gearticuleerde arm van de goniometer.

De gearticuleerde arm gaat op de roterende schijf, die een nonio of Vernier bevat, en schakelt de vaste schijf in die de hoofdschaal heeft die is afgestudeerd in een 1e eenheden.

Gehouden aan het vaste album is de vaste regel, die een referentieoppervlak heeft waar het stuk waaraan de hoek zal worden gemeten wordt ondersteund, wordt ondersteund.

figuur 3. Precisie goniometer en zijn onderdelen. Bron: f. Zapata.

Werking

Alle goniometer -variëteiten hebben hetzelfde werkingsprincipe, laten we eens kijken:

Hij nonius, Dat gaat op de roterende schijf, heeft een afgestudeerde schaal zowel rechts als links, waardoor metingen zowel in een koppel als in een anti -horaire richting kunnen worden.

Bekijk dat de resolutie of waardering van dit type goniometer 5 minuten boog is, wat later numeriek wordt aangetoond.

In het midden van de goniometer is er een schroef die tegelijkertijd dient als een draaias en een angelpositie fixeermiddel. Sommige precisiegoniometers hebben een extra wiel, om de fijne wending te regelen, zodat het meer precies kan worden aangepast aan het te gemeten stuk.

Dit stuk wordt geplaatst tussen de variabele regel en de vaste regel of een ploeg. Zowel de goniometer als het reeds gepositioneerde stuk kijken naar de Travele, om ervoor te zorgen dat de aanpassing perfect is.

Zodra een lichtstap tussen het stuk en het referentieoppervlak van de regel of een ploeg is verdwenen, is de positie bevestigd met de verbindingsset of het fixeren van schroef. Ten slotte wordt de maatregel genomen, waarvan de stappen hieronder worden gedetailleerd:

Hoe wordt Goniometer gebruikt?

Om de goniometer te gebruiken, het object waarvan de hellingshoek wil worden gemeten, tussen het vel en de goniometerschijf, zoals weergegeven in figuur 4. Er is opgemerkt dat de hoek moet worden gemeten in Fuchsia -kleur.

Kan je van dienst zijn: Neptune (planeet)Figuur 4. Manier om een ​​hoek te meten met een basisgoniometer. Bron: f. Zapata.

Groene en blauwe parallellen zijn getekend op de afbeelding om de lezer te begeleiden. De Fuchsia -hoek wordt tegen het hoekpunt tegen de gele hoek tegengewerkt. Als je tegenoverliggende hoeken door het hoekpunt hebt, meten ze hetzelfde.

De gele hoek meet hetzelfde als de sinaasappel, omdat ze zich tussen de groene en blauwe lijnen bevinden, die parallel zijn. Eenmaal overtuigd hiervan, is de lezing onmiddellijk de plaatindicator waargenomen.

De hoek van het te gemeten stuk is een acute hoek en de lezing is gemaakt van links naar rechts. In het vergrote beeld worden 48º gelezen.

Figuur 5. Uitgebreide weergave van maatregel. Bron: f. Zapata.

Natuurlijk kunnen metingen van rechts naar links worden gedaan, omdat er daarvoor een dubbele schaal is. Doe het in de een of andere zin hangt af van het te gemeten object.

Waarderingfout

Alle meetinstrumenten hebben een waardering, wat de minste verdeling van de schaal is, en elke maatregel die wordt gemaakt, hetzij met de goniometer of met een andere, zal altijd worden beïnvloed door fout.

Bijvoorbeeld, in de eenvoudige goniometer die we zojuist hebben gezien, komt de geringste divisie overeen met de 1e.

De maximale fout die kan worden gemaakt in een meting die met deze goniometer is gemaakt, is min of meer de waardering. Volgens dit wordt het lezen van het voorbeeld uitgedrukt als:

L = 48 ± 1e

Over het algemeen wordt de waardering van een schaal als deze berekend door twee willekeurige metingen te selecteren en het aantal divisies daartussen te tellen, zoals dit:

Waardering = Major Lezen - Kleine lezen /aantal divisies.

Metingen met Precision Goniometer

De precisie goniometer heeft een nonius: een tweede schaal die op een mobiele schijf is geplaatst en kan onder de hoofdschaal bewegen. Met de Nonio kunt u fijnere metingen maken.

Zoals altijd resulteert de maatregel met de hoofdschaal in graden en kan worden gedaan in een schema (van links naar rechts) of anti -folie (van rechts naar links), afhankelijk van het gemak.

Lezen op de hoofdschaal wordt uitgevoerd met de procedure beschreven in de vorige sectie. De 0 van de Nonio fungeert in dit geval als een indicator.

Nu gaan we naar de laatste lezing met de Nonio, die ons de notulen zal geven. Elke divisie is equivalent aan 5 '(hoekminuten) en kan ook worden gelezen van links naar rechts of van rechts naar links.

Om de maatregel te vinden, moet u de nonio -lijn selecteren die het beste overeenkomt met enkele van de vaste schaallijnen, en die de fractie in graden is die moeten worden toegevoegd om de volledige lezing te hebben.

Kan u van dienst zijn: hal

Voorbeeld lezen 1

Laten we bijvoorbeeld de lezing van de figuur bekijken, gemaakt in een antihorarium -zin. De 0 van de Nonio geeft 64 aan (groene lijn).

Figuur 6. Voorbeeld van rechts naar links lezen. Bron: f. Zapata.

Laten we nu eens kijken naar de nonio -lijn die het beste samenvalt met enkele van de belangrijkste lijnen. In de figuur is het gemarkeerd in Fuchsia. Het valt samen met divisienummer 30 op de Nonio Scale. Dan meet onze hoek:

NAAR₁ = 64º 30 '= 64.5e

Wat betreft de waardering van deze goniometer, dit hangt niet alleen af ​​van de hoofdschaal, maar van de nonio. Goniometers hebben meestal niet alleen van 12 of 24 divisies in elke helft. Het voorbeeld heeft 12.

Het wordt als volgt berekend:

Waardering = lagere verdeling van de belangrijkste regel /aantal divisies van de nonio

In dit geval is de geringste verdeling 1e = 60 'en de divisies zijn 12:

Waardering = 60 ' / 12 = 5'

Daarom wordt lezen op deze manier gerapporteerd:

NAAR₁ = 64º (30 ± 5) '

Voorbeeld lezen 2

Laten we nu een lezing proberen gemaakt in een schema.

Figuur 7. Goniometer lezen genomen van links naar rechts. Bron: f. Zapata.

De 0 van de Nonio valt samen met 42º (oranje kleur), terwijl de verdeling van de nonio die het beste samenvalt met enkele divisies op de hoofdschaal (turquoise blauwe kleur) komt overeen met 20 '. Daarom is de gemeten hoek:

NAAR₂ = 42º (20 ± 5) '

De lezer vraagt ​​zich misschien af ​​wat er gebeurt als er geen divisie precies samenvalt. Wanneer de 0 van de Nonio zich midden in twee hoofddivisies bevindt, wordt de divisie die het dichtst bij 0 staat, als de lezing van de graden genomen. De rest van de maatregel wordt gemaakt zoals beschreven

Het blijft altijd op de criteria van de persoon die de meting uitvoert en de divisies selecteert die het beste samenvallen. Twee mensen die dezelfde meting doen, kunnen het niet eens zijn, maar bijna altijd in termen van fijne maatregel.

https: // www.YouTube.com/horloge?v = bwz5yfmjnue

Soorten goniometer

Universele goniometer

Er zijn meerdere ontwerpen. Degene getoond in figuur 8 bestaat uit twee plastic of metalen regels. Het object waarvan de hoek gewenst is te meten, wordt tussen de regels geplaatst en leest in de halve cirkel afgestudeerd.

De getoonde goniometer wordt veel gebruikt om de amplitude van de gewrichtsbeweging te bepalen, of afstand die een gewricht loopt van zijn natuurlijke positie tot zijn maximale beweging.

Figuur 8. Goniometer van degenen die in de geneeskunde gebruiken om het bewegingsvermogen van de gewrichten te meten. Bron: Wikimedia Commons. Bron: Voxymoron [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)]

Electroggoniometers

Het is een instrument dat de hoek omzet die moet worden gemeten in een elektrische impuls. Het wordt veel gebruikt om het bewegingsbereik van de gewrichten te meten.

Bubble goniometer

Zoals de naam al aangeeft, heeft het een nivellerende bubbel, meestal gelegen aan het einde van een van de armen. Aangezien veel metingen deze arm moeten afstemmen op de horizontale, maakt dit betrouwbaardere metingen mogelijk.

Referenties

1. Calduch, e. Laboratoriumpraktijken. Productieproces engineering. Universiteit van Catalonië. 20-22.
2. Hoe werkt het. Hoe een goniometer werkt. Hersteld van: How-Function.co.
3. Díaz del Castillo, f. Dimensionale metrologie. UNAM. Faculteit van hogere studies Cuautitlán. Hersteld van: Olympia.Cuautitlan2.UNAM.mx.
4. 4) Britannica Encyclopaedia. Goniometer. Hersteld van: Britannica.com
5. Junta de Andalucía. Metrologie. Hersteld van: Juntadeandalucia.is.
6. Wiskundige wetten en formules. Hoek meetsystemen. Opgehaald uit: ingemecanica.com.
7. Goniometer. Hersteld van: Google.com.