GONIOMETER: HISTORIE, DELER, DRIFT, BRUK, TYPER - FYSISK - 2026

Den goniometer er den enhet som brukes til å måle vinklene som dannes ved hjelp av to bilder. Navnet kommer fra to greske ord: gonios, som betyr vinkel og meter, og refererer til måling. Derfra stammer også goniometri, som er vitenskapen om å måle vinkler.

Vinkelmengder er en viktig del av fagområdene som astronomi, kartlegging, geologi, medisin, mineralogi, arkitektur, ingeniørfag og mange flere. Høyder, avstander, krefter og mange fysiske egenskaper har vinkler involvert, så måling av dem er relevant.

Figur 1. Universal goniometer. Kilde: F. Zapata,

Historie

I gamle tider hadde noen ideen om å dele omkretsen i 360 like store deler, kalt grader. Men det var først i 1538 at den nederlandske legen Regnier Gemma Frisius først utviklet et goniometer, et instrument avledet fra astrolabe (et apparat som ble brukt til å måle høyden eller depresjonen av en gjenstand).

Siden en vinkel er definert som området mellom to stråler med et felles punkt, som kan være sentrum av nevnte sirkel, er en måte å bestemme målet for det området ved å bruke en gradert sirkel.

Så den grunnleggende designen er en flat sirkel, gradert i en skala fra 360 eller en halv sirkel, med 180º. En enkel plast-gradskive, som de som brukes på skolen, er et veldig grunnleggende goniometer, hvis vi holder oss til definisjonen.

Vinkelmaskinen er i stand til å måle vinkler på en flat overflate, for eksempel et stykke papir eller et brett. Så bevegelsesområdet er ganske begrenset.

Goniometeret er mer sofistikert enn en enkel gradskive. Noen har en vernier, for større presisjon i målingen, og linjaler for å måle avstander. De har også armer for å plassere dem på ikke-flate overflater.

Det er derfor det er mange varianter av goniometre, bruken avhenger av området du bruker i. Når det gjelder produksjonsmaterialer er de generelt lette og sterke, som plast, legert stål og aluminium.

Hva er goniometeret for?

Som vi har sagt, brukes goniometeret til å måle vinkler i en rekke situasjoner, for eksempel vinklene som er laget av leddene i kroppen, som er en indikasjon på deres bevegelighet. Tilsvarende er det i konstruksjonen nødvendig å måle vinklene i tak, vegger, dører og et mangfold av elementer.

Dette for å nevne noen få applikasjoner, ettersom de nesten er uendelige, siden vinkler er allestedsnærværende enheter i alt som omgir oss.

Sexagesimal system

Det sexagesimale systemet består av å dele omkretsen i 360 like deler som kalles grader (º). På sin side er hver grad delt inn i minutter (´) og ett minutt delt inn i 60 sekunder (´´).

Dette systemet gjelder vinkler og er også veldig kjent som et mål på tid. I det følgende vil vi utelukkende referere til vinkler.

Når en vinkel er uttrykt i grader, minutter og sekunder, sies den å være uttrykt i komplekst mål. Men hvis du velger å la alt ligge i grader og brøkdeler av en grad, er det et enkelt tiltak.

For eksempel er en vinkel som måler 25º 38´ 12´´ i komplekst mål, men den samme vinkelen i enkle mål er 25,64º. De fleste vitenskapelige kalkulatorer konverterer raskt fra det ene til det andre.

Deler

Enkel eller tradisjonell goniometer

Et enkelt goniometer som det som er vist i følgende diagram består av:

- En halvsirkulær del som inneholder graderingsskalaen fra 0 til 180º.

- Kroppen, et stykke som har en diameter, som halvsirkelen med skalaen hviler på.

- Arket som ender i en indikatornål for lesing.

Figur 2. Deler av et grunnleggende goniometer. Kilde: F. Zapata.

Presisjons Goniometer

En mer sofistikert versjon er presisjonsgoniometeret, som har en glidende regel festet til den leddede armen til goniometeret.

Den leddede armen går på den roterende skiven, som inneholder en vernier eller vernier, og roterer på den faste skiven som har hovedskala gradert i 1º enheter.

Festet linjal, som har en referanseoverflate der delen som skal måles, er festet til den faste disken.

Figur 3. Presisjonsgoniometer og dens deler. Kilde: F. Zapata.

fungerende

Alle varianter av goniometer har samme driftsprinsipp, la oss se:

Vernieren, som går på den roterende disken, har en skala gradert både til høyre og venstre, noe som gjør det mulig å foreta målinger både medurs og mot klokken.

Det skal bemerkes at oppløsningen eller verdsettelsen av denne typen goniometer er 5 minutter med lysbue, noe som er vist numerisk senere.

I midten av goniometeret er det en skrue som fungerer både som rotasjonsakse og fixer av vinkelposisjonen. Noen presisjonsgoniometre har et ekstra hjul for å kontrollere den fine svingen, slik at den kan justeres mer nøyaktig til stykket som skal måles.

Nevnte stykke er plassert mellom variabelregel og fast regel eller firkant. Både goniometeret og delen som allerede er plassert er stearinlys for å sikre at passformen er perfekt.

Når en hvilken som helst lysgjennomgang mellom stykket og referanseoverflaten til linjalen eller firkanten har forsvunnet, er stillingen festet med leddfiksatoren eller festeskruen. Til slutt utføres målingen, hvis trinn er detaljert nedenfor:

Hvordan brukes goniometeret?

For å bruke goniometeret, blir objektet hvis helningsvinkel skal måles kilet mellom arket og skiven til goniometeret, som vist i figur 4. Der har vinkelen som skal måles blitt markert i fuchsia.

Figur 4. Hvordan måle en vinkel med et grunnleggende goniometer. kilde: F. Zapata.

Grønne og blå paralleller er trukket over bildet for å veilede leseren. Fuchsiavinkelen er motsatt av toppunktet til den gule vinkelen. Når du har motsatte vinkler gjennom toppunktet, måler de det samme.

Vinkelen i gult måler den samme som den oransje, siden de er mellom de grønne og blå linjene, som er parallelle. Når du er overbevist om dette, blir lesingen umiddelbart gjort ved å observere indikatoren på arket.

Vinkelen på stykket som skal måles er en spiss vinkel og avlesningen er laget fra venstre til høyre. I det forstørrede bildet leser de 48º.

Figur 5. Forstørret visning av tiltaket. Kilde: F. Zapata.

Selvfølgelig kan avlesninger gjøres fra høyre til venstre, da det er en dobbel skala for det. Å gjøre det på den ene eller den andre måten avhenger av objektet som skal måles.

Vurdering feil

Alle måleinstrumenter har en anerkjennelse, som er den minste delingen av skalaen, og alle målinger som blir gjort, enten det er med goniometeret eller andre, vil alltid påvirkes av feil.

For eksempel, i det enkle goniometeret vi nettopp har sett, tilsvarer den minste inndelingen 1º.

Den maksimale feilen som kan gjøres i en måling gjort med dette goniometeret er mer eller mindre forståelse. I henhold til dette blir lesingen av eksemplet uttrykt som:

Generelt beregnes verdsettelsen av en skala som denne ved å velge to vilkårlige avlesninger og telle antall divisjoner mellom dem, slik:

Avlesninger med presisjonsgoniometer

Presisjonsgoniometeret har en vernier: en andre skala plassert på en bevegelig disk og som kan flyttes under hovedskalaen. Vernieren tillater finere avlesninger.

Som alltid resulterer målingen med hovedskalaen i grader og kan gjøres med klokken (venstre til høyre) eller mot klokken (høyre til venstre), avhengig av bekvemmelighet.

Avlesningen på hovedskalaen blir utført med fremgangsmåten beskrevet i forrige seksjon. Vernierens 0 fungerer som en indikator i dette tilfellet.

Nå går vi til sluttlesningen med vernier, som vil gi oss referatet. Hver divisjon tilsvarer 5 '(kantete minutter) og kan også leses fra venstre til høyre eller høyre til venstre.

For å finne målingen, må linjen til vernier som best samsvarer med noen av linjene i den faste skalaen velges, og det vil være brøkdelen i grader som må legges til for å ha fullstendig lesing.

Leseeksempel 1

La oss som eksempel se lesningen av figuren, gjort mot klokken. Verners 0 indikerer 64º (grønn linje).

Figur 6. Eksempel på lesing fra høyre til venstre. Kilde: F. Zapata.

La oss se på linjen til vernier som passer best til en av hovedlinjene. I figuren er det fremhevet i fuchsia. Det faller sammen med divisjon nummer 30 på vernier-skalaen. Så vår vinkel måler:

Når det gjelder forståelsen av dette goniometeret, avhenger det ikke bare av hovedskalaen, men av vernier. Goniometre har vanligvis 12 eller 24 divisjon verniers på hver halvdel. Den i eksemplet har 12.

Det beregnes som følger:

I dette tilfellet er den minste inndelingen 1 º = 60 ´, og inndelingene er 12:

Derfor rapporteres lesingen på denne måten:

Leseeksempel 2

La oss prøve å lese med urviseren.

Figur 7. Goniometeravlesning tatt fra venstre mot høyre. Kilde: F. Zapata.

Vernierens 0 faller sammen med 42º (oransje farge), mens inndelingen av vernier som best faller sammen med noen av divisjonene i hovedskalaen (turkisblå farge) tilsvarer 20 '. Derfor er den målte vinkelen:

Leseren lurer kanskje på hva som skjer hvis ingen divisjon matcher nøyaktig. Når 0 av vernier er i midten av to hoveddivisjoner, blir divisjonen nærmest 0 tatt som graden avlesing. Resten av målingen gjøres som allerede beskrevet

Det er alltid opp til den som foretar målingen å velge de divisjonene som passer best. To personer som tar samme måling kan være uenige, men nesten alltid med den fine målingen.

Typer goniometer

Universal Goniometer

Det er flere design. Den som er vist i figur 8 består av to roterte linjer i metall eller plast som roterer sammen med en gradert halvcirkel. Objektet hvis vinkel skal måles plasseres mellom linjaler og leses fra den graderte halvcirkel.

Det viste goniometeret er mye brukt for å bestemme rekkevidden for leddbevegelse, eller avstanden et ledd beveger seg fra sin naturlige posisjon til sin maksimale bevegelse.

Figur 8. Goniometer av de som brukes i medisin for å måle evnen til leddene til å bevege seg. Kilde: Wikimedia Commons. Kilde: Voxymoron

Electrogoniometers

Det er et instrument som forvandler vinkelen som skal måles til en elektrisk impuls. Det er mye brukt for å måle leddets bevegelsesområde.

Boble goniometer

Som navnet tilsier har den en utjevningsboble, vanligvis plassert på enden av en av armene. Siden mange målinger trenger å justere denne armen mot det horisontale, gir dette mulighet for mer pålitelige avlesninger.

referanser

1. Calduch, E. Laboratory Practices. Produksjonsprosessteknikk. Universitetet i Catalunya. 20-22.
2. Hvordan virker det. Slik fungerer et goniometer. Gjenopprettet fra: como-funciona.co.
3. Díaz del Castillo, F. Dimensional Metrology. UNAM. Cuautitlán fakultet for høyere studier. Gjenopprettet fra: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4. 4) Encyclopaedia Britannica. Goniometer. Gjenopprettet fra: britannica.com
5. Junta de Andalucía. Justervesenet. Gjenopprettet fra: juntadeandalucia.es.
6. Matematiske lover og formler. Vinkelmålsystemer. Gjenopprettet fra: ingemecanica.com.
7. Goniometer. Gjenopprettet fra: google.com.