GONIOMÉTER: ELŐZMÉNYEK, ALKATRÉSZEK, MŰKÖDÉS, FELHASZNÁLÁS, TÍPUSOK - FIZIKAI - 2025

A goniométer az az eszköz, amelyet két látvány által alkotott szögek mérésére használnak. A név két görög szóból származik: gonios, ami szög és méter, a mérés tényére utalva. Innentől származik a goniometria is, amely a szögek mérésének tudománya.

A szögmennyiségek fontos részét képezik az olyan tudományágak, mint a csillagászat, a földmérés, a geológia, az orvostudomány, az ásványtan, az építészet, a mérnöki munka és még sok más. A magasságok, a távolságok, az erők és számos fizikai tulajdonság szöget zárnak be, tehát a mérésük releváns.

1. ábra: Univerzális goniométer. Forrás: F. Zapata,

Történelem

Az ősi időkben valaki arra gondolt, hogy a kerületet 360 egyenlő részre osztja, azaz fokokra. De csak 1538-ban fejlesztette ki Regnier Gemma Frisius, a holland orvos először egy goniométert, az asztrológusból származó eszközt (egy eszköz egy tárgy emelkedéseinek vagy mélyedéseinek mérésére).

Mivel egy szöget úgy definiálunk, mint egy olyan két sugarat közötti régiót, amelynek közös pontja lehet, és amely lehet a kör középpontja, ennek a régiónak a mérésének meghatározásának egyik módja egy fokozatos kör használata.

Tehát az alaprajz egy sík kör, amely 360 fokos skálán vagy félkörben, 180º -val van méretezve. Egy egyszerű műanyag szögmérő, mint például az iskolában alkalmazott, nagyon egyszerű goniométer, ha betartjuk a meghatározást.

A szögmérő képes a szögek mérésére egy sima felületen, például papírdarabon vagy táblán. Tehát mozgási tartománya meglehetősen korlátozott.

A goniométer kifinomultabb, mint egy egyszerű szögmérő. Néhány tartalmaz egy vernier-et a nagyobb pontosságért a méréshez, és vonalzót a távolságméréshez. Arra is vannak karok, hogy azokat nem sík felületre tegyék.

Ezért van sokféle goniométer, amelyek felhasználása attól a területtől függ, ahol használ. A gyártási anyagok szempontjából általában könnyűek és erősek, például műanyag, ötvözött acél és alumínium.

Mire szolgál a goniométer?

Mint már említettük, a goniométert szögek mérésére használják nagyon sokféle helyzetben, például a test ízületei által létrehozott szögekhez, amelyek mobilitásukat jelzik. Hasonlóképpen, az építkezés során meg kell mérni a szöget a mennyezetben, a falakban, az ajtókban és a sok elemben.

Ez csak néhány alkalmazást említhet, mivel szinte végtelenek, mivel a szögek mindenütt jelen vannak, ami körülvesz bennünket.

Szexuálisimális rendszer

A szexuálisimális rendszer abból áll, hogy a kerületet 360 egyenlő részre osztják, azaz fokokra (º). Az egyes fokokat viszont percre (´) és egy percet 60 másodpercre (´´) osztják.

Ez a rendszer a szögekre vonatkozik, és az idő mértéke szintén nagyon ismerős. A következőkben kizárólag a szögekre fogunk utalni.

Ha egy szöget fokban, percben és másodpercben fejeznek ki, azt mondják, hogy azt egy komplex mérésben fejezik ki. De ha úgy dönt, hogy mindent fokokban és fokos részekben hagy, akkor ez egy egyszerű mérés.

Például egy olyan szög, amely 25º 38 ′ 12 ′ -et méri, komplex méretű, de egyszerű szögben ugyanaz a szög 25,64º. A legtöbb tudományos számológép gyorsan konvertálja az egyiket a másikba.

Alkatrészek

Egyszerű vagy hagyományos goniométer

A következő ábra szerinti egyszerű goniométer a következőkből áll:

- Egy félkör alakú rész, amely a skálát 0-tól 180º-ig tartalmazza.

- A test, az átmérőjű darab, amelyen a skála félköre nyugszik.

- Az a lap, amely egy indikátor tűvel végződik az olvasáshoz.

2. ábra: Alapvető goniométer alkatrészei. Forrás: F. Zapata.

Precíziós goniométer

Kifinomultabb változat a precíziós goniométer, amelynek csúszó szabálya van a goniométer csuklós karához rögzítve.

A csuklós kar a forgó tárcsára megy, amely tartalmaz egy héjat vagy zárójelet, és a rögzített tárcsán forog, amelynek fő skálája 1º-os fokozatú.

A rögzített koronghoz rögzített vonalzó tartozik, amelynek referenciafelülete van, ahol a mérendő rész támaszkodik.

3. ábra. Precíziós goniométer és alkatrészei. Forrás: F. Zapata.

Működés

A goniométer minden fajtájának működési elve azonos, lássuk:

A forgó korongon elhelyezett zárójel skálája jobbra és balra van méretezve, ami lehetővé teszi a méréseket az óramutató járásával ellentétesen és az óramutató járásával ellentétesen.

Meg kell jegyezni, hogy az ilyen típusú goniométer felbontása vagy felértékelődése 5 perc ív, amelyet később számszerűen mutatunk be.

A goniométer közepén van egy csavar, amely mind a forgástengely, mind a szöghelyzet rögzítőjeként szolgál. Néhány precíziós goniométernek van egy további kereke is a finom fordulat vezérléséhez, így pontosabban beállítható a mért darabhoz.

Az említett darabot a változó szabály és a rögzített szabály vagy négyzet közé kell helyezni. Mind a goniométer, mind a már elhelyezett alkatrész gyertyázva van, hogy megbizonyosodjon a tökéletes illeszkedésről.

Miután a darab és a vonalzó vagy négyzet referenciafelülete között bármilyen fényút eltűnt, a helyzetet rögzítjük a csuklós rögzítővel vagy rögzítő csavarral. Végül elvégezzük a mérést, amelynek lépéseit az alábbiakban részletezzük:

Hogyan kell használni a goniométert?

A goniométer használatához az objektumot, amelynek dőlésszögét meg kell mérni, a lap és a goniométer korongja közé kell becsavarni, ahogy az a 4. ábrán látható. Itt a mérendő szöget fukszia jelöli.

4. ábra. Hogyan mérjünk egy szöget alapvető goniométerrel? forrás: F. Zapata.

Zöld és kék párhuzamok húzódtak a képre az olvasó irányítása érdekében. A fukszia szög a csúcstalálkozóval ellentétes a sárga szöggel. Ha a csúcson ellentétes szögek vannak, akkor ugyanazokat mérik.

A sárga színű szög megegyezik a narancséval, mivel a zöld és a kék vonal között vannak, amelyek párhuzamosak. Miután meggyőződött erről, a leolvasást azonnal elvégzik a lapon lévő mutató megfigyelésével.

A mért darab szöge hétig van, és a leolvasást balról jobbra kell elvégezni. A nagyított képen 48º-ot olvasnak.

5. ábra. Az intézkedés kibővített nézete. Forrás: F. Zapata.

A leolvasások természetesen jobbról balra is elvégezhetők, mivel ehhez kettős skála létezik. Egy vagy másik módon történő elvégzés a mérni kívánt tárgytól függ.

Értékelési hiba

Minden mérőműszernek van egy olyan megbecsülése, amely a skála legkisebb osztása, és minden elvégzett mérést, akár goniométerrel, akár másval, mindig hiba befolyásolja.

Például az általunk látott egyszerű goniométerben a legkisebb osztás 1º-nak felel meg.

Az ezzel a goniométerrel végzett mérés során elkövethető maximális hiba többé-kevésbé felértékelődés. Ennek értelmében a példa olvasata a következőképpen fejeződik ki:

Általában egy ilyen skála felértékelődését úgy kell kiszámítani, hogy két tetszőleges leolvasást választanak, és megszámolják a köztük lévő osztások számát, így:

Mérések a precíziós goniométerrel

A precíziós goniométernek van vernierje: egy második skála mozgatható korongra van helyezve és a fő skála alá mozgatható. A vernier finomabb leolvasást tesz lehetővé.

Mint mindig, a fő skálával végzett mérés fokban adódik, és az kényelmetől függően az óramutató járásával megegyező irányba (balról jobbra) vagy az óramutató járásával ellenkező irányba (jobbról balra) végezhető.

A fő skála leolvasása az előző szakaszban leírt eljárással történik. A jelző 0 ebben az esetben mutatóként szolgál.

Most a vernierrel megyünk a végső olvasatra, amely megadja nekünk a perceket. Mindegyik osztás 5'-nek felel meg (szögpercek), és balról jobbra vagy jobbról balra is olvasható.

A mérés megkereséséhez ki kell választania a vernier azon vonalát, amelyik a legjobban megfelel a rögzített skála bármelyik vonalának, és ez lesz a hányados fokban, amelyet hozzá kell adni a teljes leolvasáshoz.

1. olvasási példa

Példaként nézzük meg az ábra óramutató járásával ellentétes irányú leolvasását. A cölöp 0 értéke 64º (zöld vonal).

6. ábra. Példa az olvasás jobbról balra. Forrás: F. Zapata.

Most nézzük meg a vernier vonalát, amely a legjobban megfelel az egyik fő vonalnak. Az ábrán a fukszia kiemelésre került. Egybeesik a vernier skálán a 30. osztásszámmal. Tehát a szöget mérjük:

Ami a goniométer felértékelődését illeti, ez nem csak a fő skálától, hanem a verniertől is függ. A goniométereknek mindkét felében általában 12 vagy 24 osztásmérő van. A példában szereplő 12-nek van.

Ezt a következőképpen kell kiszámítani:

Ebben az esetben a legkisebb osztás 1º = 60 ´, és a osztás 12:

Ezért az olvasást így kell jelenteni:

2. olvasási példa

Most próbáljuk meg az óramutató járásával megegyező irányban olvasni.

7. ábra: A goniométer leolvasása balról jobbra. Forrás: F. Zapata.

A sarok 0 értéke egybeesik a 42º-val (narancssárga szín), míg a vernier megoszlása, amely a legjobban egybeesik a fő skála bármelyik osztásával (türkizkék szín), megfelel a 20´-nak. Ezért a mért szög:

Az olvasó kíváncsi lehet, mi történik, ha egyetlen osztály nem pontosan megegyezik. Ha a jelző 0 két fő osztás közepén helyezkedik el, akkor a 0-hoz legközelebb eső osztásértéket kell figyelembe venni. A mérés többi részét a már leírtak szerint hajtjuk végre

A mérést végző személy mindig választja ki a legmegfelelőbb osztásokat. Két, ugyanazt a mérést végző ember nem ért egyet, de szinte mindig a finom mérésen.

A goniométer típusai

Univerzális goniométer

Többféle kivitel van. A 8. ábrán látható két elforgatott fém- vagy műanyag vonalzóból áll, amelyek egy fokozatos félkörrel együtt forognak. Az a tárgyat, amelynek szöget meg kell mérni, a vonalzók közé kell helyezni, és a beosztott félkörből le kell olvasni.

A bemutatott goniométert széles körben használják az ízület mozgásának tartományának meghatározására, vagy arra, hogy az ízület milyen távolságban halad a természetes helyzetétõl a maximális mozgásig.

8. ábra: Az orvostudományban alkalmazott ízek átmérője az ízületek mozgásképességének mérésére. Forrás: Wikimedia Commons. Forrás: Voxymoron

Electrogoniometers

Ez egy olyan eszköz, amely a mérendő szöget elektromos impulzussá alakítja. Széles körben használják az ízületek mozgási tartományának mérésére.

Buborék-goniométer

Amint a neve is sugallja, van egy kiegyenlítő buborék, amely általában az egyik kar végén található. Mivel sok mérés során ezt a kart a vízszinteshez kell igazítani, ez lehetővé teszi a megbízhatóbb méréseket.

Irodalom

1. Calduch, E. Laboratóriumi gyakorlatok. Gyártási folyamatok tervezése. Catalunya Egyetem. 20-22.
2. Hogyan működik. Hogyan működik a goniométer? Helyreállítva: como-funciona.co.
3. Díaz del Castillo, F. Dimenziós metrológia. UNAM. Cuautitlán Felsőoktatási Kar. Helyreállítva: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4. 4) Encyclopaedia Britannica. Szögmérők. Helyreállítva: britannica.com
5. Junta de Andalucía. Mérésügyi. Helyreállítva: juntadeandalucia.es.
6. Matematikai törvények és képletek. Szögmérő rendszerek. Helyreállítva: ingemecanica.com.
7. Szögmérők. Helyreállítva: google.com.