גוניומטר: היסטוריה, חלקים, פעולה, שימושים, סוגים - גוּפָנִי - 2025

Goniometer הוא מכשיר המשמש למדידת זוויות שהוקמה על ידי שני חזותיים. השם בא משתי מילים יווניות: gonios שפירושו זווית ומונים, המתייחסות לעובדה של מדידה. משם נגזר גם גוניומטריה, שהיא המדע של מדידת זוויות.

כמויות זוויתיות הן חלק חשוב מהתחומים כמו אסטרונומיה, מדידות, גיאולוגיה, רפואה, מינרלוגיה, אדריכלות, הנדסה ורבים אחרים. לגבהים, מרחקים, כוחות ותכונות פיזיקליות רבות מעורבים זוויות, ולכן המדידה שלהם רלוונטית.

איור 1. גוניומטר אוניברסלי. מקור: פ. זפטה,

הִיסטוֹרִיָה

בימי קדם, היה למישהו הרעיון לחלק את ההיקף ל -360 חלקים שווים, המכונים מעלות. אך רק בשנת 1538 פיתח הרופא ההולנדי רג'ניה ג'מה פריסיוס לראשונה גוניומטר, מכשיר שמקורו באסטרולבה (מכשיר המשמש למדידת הגבהים או שקעים של אובייקט).

מכיוון שזווית מוגדרת כאזור בין שתי קרניים עם נקודה משותפת, שיכולה להיות מרכז המעגל האמור, אחת הדרכים לקבוע את המידה של אותו אזור היא באמצעות מעגל מדורגים.

אז העיצוב הבסיסי הוא מעגל שטוח, בוגר בקנה מידה של 360 מעלות או חצי מעגל, עם 180 מעלות. בורג פשוט מפלסטיק, כמו זה שמשתמשים בו בבית הספר, הוא גוניומטר בסיסי מאוד, אם נצמד להגדרה.

הבזקן מסוגל למדוד זוויות על משטח ישר, כמו פיסת נייר או לוח. אז טווח התנועה שלו מוגבל למדי.

הגוניומטר מתוחכם יותר ממדיף פשוט. חלקם משלבים ורניר, לדיוק רב יותר במדידה, וסרגלים למדידת מרחקים. יש להם גם זרועות למקם אותם על משטחים לא שטוחים.

לכן ישנם סוגים רבים של גוניומטרים שהשימוש בהם תלוי באזור בו אתה משתמש. מבחינת חומרי ייצור, הם בדרך כלל קלים וחזקים, כמו פלסטיק, פלדת סגסוגת ואלומיניום.

בשביל מה מיועד הגוניומטר?

כאמור, הגוניומטר משמש למדידת זוויות במגוון רחב של סיטואציות, למשל הזוויות המיוצרות על ידי מפרקי הגוף, המעידות על ניידותן. באופן דומה, בבנייה יש למדוד את הזוויות בתקרות, קירות, דלתות ושלל אלמנטים.

להזכיר רק יישומים מעטים, מכיוון שהם כמעט אינסופיים, מכיוון שזוויות הן ישויות כל-יכולות בכל מה שמקיף אותנו.

מערכת מין

המערכת המיניסטימלית מורכבת מחלוקת היקף ל 360 חלקים שווים הנקראים מעלות (º). בתורו, כל תואר מחולק לדקות (´) ודקה אחת מחולקת ל 60 שניות (´´).

מערכת זו חלה על זוויות והיא מוכרת מאוד כאמצעי זמן. במה שלאחר מכן נתייחס אך ורק לזוויות.

כאשר זווית באה לידי ביטוי במעלות, דקות ושניות, נאמר שהיא באה לידי ביטוי במידה מורכבת. אבל אם בחרתם להשאיר הכל במעלות ובשברים של תואר, אז זהו מידה פשוטה.

לדוגמה, זווית המודדת 25º 38 '12´' היא במידות מורכבות, אך אותה זווית במידות פשוטות היא 25.64º. מרבית המחשבים המדעיים ממירים מאחד לשני במהירות.

חלקים

גוניומטר פשוט או מסורתי

גוניומטר פשוט כמו זה שמוצג בתרשים הבא מורכב מ:

- חלק חצי עיגול שמכיל את הסולם המדורג מ- 0 ל- 180 מעלות.

- הגוף, חתיכה התופסת קוטר, עליה מונחת חצי עיגול חצי הגודל.

- הגיליון שמסתיים במחט מחוון לקריאה.

איור 2. איור 2. חלקים מגוניומטר בסיסי. מקור: פ. זפטה.

גוניומטר דיוק

גרסה מתוחכמת יותר היא גוניומטר הדיוק, שיש לו כלל הזזה המחובר לזרוע המפרקת של הגוניומטר.

הזרוע המפרקת נעה על הדיסק המסתובב, המכיל ורניר או ורניר, ומסתובבת על הדיסק הקבוע שיש לו את הסולם העיקרי שסיים יחידות של 1 מעלות.

לדיסק הקבוע מצורף הסרגל הקבוע, שיש לו משטח ייחוס בו נתמך החלק שיש למדוד.

איור 3. גוניומטר דיוק וחלקיו. מקור: פ. זפטה.

תִפקוּד

לכל זני הגוניומטר יש אותו עיקרון פעולה, בואו נראה:

הוורניר, שנמצא על הדיסק המסתובב, כולל סולם המוגדר לימין וגם לשמאל, המאפשר לבצע מדידות גם עם כיוון השעון וגם נגד כיוון השעון.

יש לציין כי הרזולוציה או ההערכה של סוג זה של גוניומטר היא 5 דקות של קשת, המוצגת באופן מספרי בהמשך.

במרכז הגוניומטר ישנו בורג שמשמש הן כציר הסיבוב והן כמתקן המיקום הזוויתי. לחלק מהגוניומטרים המדויקים יש גלגל נוסף, כדי לשלוט על הסיבוב הדק, כך שניתן יהיה לכוונן אותו בצורה מדויקת יותר לחתיכה שיש למדוד.

הקטע האמור ממוקם בין הכלל המשתנה לבין הכלל או הריבוע הקבוע. גם הגוניומטר וגם החלק שכבר ממוקמים מסומנים בכדי להבטיח שההתאמה תהיה מושלמת.

לאחר שנעלם כל מעבר של אור בין היצירה למשטח הייחוס של הסרגל או הריבוע, המיקום קבוע באמצעות מקבע המפרק או בורג התיקון. לבסוף, המדידה מתבצעת אשר שלביה מפורטות להלן:

כיצד משתמשים בגוניומטר?

כדי להשתמש בגוניומטר, האובייקט שזווית הנטייה שלו אמורה להימדד תקוע בין הגיליון לדיסק של הגוניומטר, כפי שמוצג באיור 4. שם סומן הזווית הנמדדת בפוקסיה.

איור 4. כיצד למדוד זווית בעזרת גוניומטר בסיסי. מקור: פ. זפטה.

הקבלות ירוקות וכחולות נמשכו על גבי התמונה כדי להנחות את הקורא. זווית הפוקסיה מנוגדת על ידי קודקוד לזווית הצהובה. כשיש לך זוויות הפוכות דרך הקודקוד, הם מודדים אותו דבר.

הזווית בצהוב מודדת זהה לכתום, מכיוון שהם בין הקווים הירוקים לכחולים, שהם מקבילים. לאחר שמשוכנעים בכך, הקריאה נעשית מייד על ידי התבוננות במחוון שעל הגיליון.

זווית היצירה שיש למדוד היא זווית חריפה והקריאה נעשית משמאל לימין. בתמונה המוגדלת הם קראו 48 מעלות.

איור 5. תצוגה מוגדלת של המדד. מקור: פ. זפטה.

כמובן שניתן לבצע קריאות מימין לשמאל, מכיוון שיש סולם כפול לכך. ביצוע זה בדרך זו או אחרת תלוי באובייקט שיש למדוד.

שגיאת הערכה

לכל מכשירי המדידה יש ​​הערכה, שהיא החלוקה הקטנה ביותר בסולם, וכל מדידה שתבוצע, בין עם הגוניומטר או כל אחר, תמיד תושפע מטעות.

לדוגמה, בגוניומטר הפשוט שראינו זה עתה, החלוקה הקטנה ביותר מתאימה ל -1 מעלות.

השגיאה המרבית שניתן לבצע במדידה שנעשתה בגוניומטר זה היא הערכה פחות או יותר. לפיכך קריאת הדוגמא באה לידי ביטוי כ:

באופן כללי, ההערכה לסולם כזה מחושבת על ידי בחירת שתי קריאות שרירותיות, וספירת מספר החלוקות ביניהן, כך:

קריאות בגוניומטר מדויק

לגוניומטר המדויק יש ורניר: סולם שני שמונח על דיסק הניתן וניתן להזיז אותו מתחת לסולם הראשי. הוורניר מאפשר קריאה עדינה יותר.

כמו תמיד, המדידה המתבצעת בסולם הראשי מביאה לתארים וניתן לעשות זאת עם כיוון השעון (משמאל לימין) או נגד כיוון השעון (מימין לשמאל), בהתאם לנוחות.

הקריאה בסולם הראשי מתבצעת עם הנוהל המתואר בסעיף הקודם. ה- 0 של הוורניר משמש כאינדיקטור במקרה זה.

כעת אנו עוברים לקריאה הסופית עם הוונייר, שייתן לנו את הדקות. כל חלוקה שווה ל- 5 '(דקות זוויתיות) וניתן לקרוא אותה גם משמאל לימין או מימין לשמאל.

כדי למצוא את המדידה, עליכם לבחור את קו הוונייר המתאים ביותר לכל אחד מהקווים בסולם הקבוע, וזה יהיה השבר במעלות שיש להוסיף כדי לקבל את הקריאה השלמה.

קריאת דוגמא 1

כדוגמה, בואו נראה את קריאת הדמות שנעשתה נגד כיוון השעון. ה- 0 של ורניר מציין 64 מעלות (קו ירוק).

איור 6. דוגמה לקריאה מימין לשמאל. מקור: פ. זפטה.

עכשיו בואו נסתכל על קו הוונייר המתאים ביותר לאחד הקווים העיקריים. באיור זה הודגש בפוקסיה. זה עולה בקנה אחד עם חלוקה מספר 30 בסולם ורניר. אז הזווית שלנו מודדת:

באשר להערכה של גוניומטר זה, זה לא תלוי רק בקנה המידה העיקרי, אלא בווניר. גוניומטר בדרך כלל יש 12 או 24 מדדי חלוקה בכל מחצית. לזה שבדוגמא יש 12.

זה מחושב כך:

במקרה זה, החלוקה הקטנה ביותר היא 1º = 60 ´, והחלוקה היא 12:

לכן הקריאה מדווחת באופן זה:

קריאת דוגמא 2

עכשיו בואו ננסה לקרוא קריאה בכיוון השעון.

איור 7. קריאה של גוניומטר שנלקחה משמאל לימין. מקור: פ. זפטה.

ה- 0 של הוורניר עולה בקנה אחד עם 42 מעלות (צבע כתום), ואילו חלוקת הוונייר המתאימה ביותר עם כל אחת מהחלוקות בסולם הראשי (צבע כחול טורקיז) תואמת 20 '. לכן הזווית המדודה היא:

הקורא עשוי לתהות מה קורה אם אף חלוקה לא תואמת בדיוק. כאשר ה- 0 של הוורניר נמצא באמצע של שתי חטיבות עיקריות, החטיבה הקרובה ביותר ל -0 נראית כקריאה בתואר. שאר המדידות מתבצעות כמתואר כבר

תמיד מוטל על האדם שעושה את המדידה לבחור את החלוקה המתאימה ביותר. שני אנשים שמבצעים אותה מדידה יכולים לא להסכים, אך כמעט תמיד על המדידה המשובחת.

סוגי גוניומטר

גוניומטר אוניברסלי

ישנם מספר עיצובים. זה שמוצג באיור 8 מורכב משני סרגלים מתכתיים או מפלסטיים מסתובבים המסתובבים יחד עם חצי מעגל מדורג. האובייקט שאותו יש למדוד ממוקמת בין הסרגלים וקורא מחצי המעגל המדורג.

הגוניומטר המוצג נמצא בשימוש נרחב לקביעת טווח תנועת המפרק, או המרחק שמפרק עובר ממקומו הטבעי לתנועתו המרבית.

איור 8. איור 8. גוניומטר של אלו המשמשים ברפואה למדידת יכולת המפרקים לנוע. מקור: Wikimedia Commons. מקור: ווקסימורון

אלקטרקטרוניומטרים

זהו מכשיר שהופך את הזווית שיש למדוד לדחף חשמלי. משתמשים בו באופן נרחב למדידת טווח התנועה של המפרקים.

גוניומטר בועה

כשמו כן הוא, יש לו בועת פילוס, הממוקמת בדרך כלל בסוף אחת מהזרועות. מכיוון שמדידות רבות צריכות ליישר זרוע זו עם האופקי, הדבר מאפשר קריאות אמינות יותר.

הפניות

1. Calduch, E. מעבדות מעבדה. הנדסת תהליכי ייצור. אוניברסיטת קטלוניה. 20-22.
2. איך זה עובד. כיצד עובד גוניומטר. התאושש מ-: como-funciona.co.
3. דיאז דל קסטילו, פ. מטרולוגיה ממדית. UNAM. הפקולטה ללימודים גבוהים ב- Cuautitlán. התאושש מ: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4. 4) אנציקלופדיה בריטניקה. גוניומטר. התאושש מ: britannica.com
5. יונטה דה אנדלוסיה. מטרולוגיה. התאושש מ: juntadeandalucia.es.
6. חוקים ונוסחאות מתמטיים. מערכות מדידת זווית. התאושש מ: ingemecanica.com.
7. גוניומטר. התאושש מ: google.com.