Das Goniometer Es ist das Gerät, mit dem Winkel gemessen werden, die von zwei visuellen Elementen gebildet werden. Der Name kommt von zwei griechischen Wörtern: Gonier, was bedeutet Winkel und Meter, in Bezug auf die Tatsache der Messung. Daraus leitet sich auch die Goniometrie ab, die die Wissenschaft der Winkelmessung ist..
Winkelgrößen sind ein wichtiger Bestandteil von Disziplinen wie Astronomie, Vermessung, Geologie, Medizin, Mineralogie, Architektur, Ingenieurwesen und vielem mehr. Höhen, Entfernungen, Kräfte und zahlreiche physikalische Eigenschaften sind mit Winkeln verbunden, daher ist ihre Messung relevant..
Artikelverzeichnis
In der Antike hatte jemand die Idee, den Umfang in 360 gleiche Teile zu teilen, die als Grad bezeichnet werden. Erst 1538 entwickelte der niederländische Arzt Regnier Gemma Frisius ein Goniometer, ein vom Astrolabium abgeleitetes Instrument (ein Gerät zur Messung der Höhen oder Tiefen eines Objekts)..
Da ein Winkel als der Bereich zwischen zwei Strahlen mit einem gemeinsamen Punkt definiert ist, der der Mittelpunkt des Kreises sein kann, besteht eine Möglichkeit, das Maß dieses Bereichs zu bestimmen, darin, einen abgestuften Kreis zu verwenden.
Das Grunddesign ist also ein flacher Kreis, der auf einer Skala von 360 ° oder einem halben Kreis mit 180 ° abgestuft ist. Ein einfacher Winkelmesser aus Kunststoff, wie er in der Schule verwendet wird, ist ein sehr einfaches Goniometer, wenn wir uns an die Definition halten.
Der Winkelmesser kann Winkel auf einer ebenen Fläche wie einem Stück Papier oder einer Platte messen. Sein Bewegungsspielraum ist also eher begrenzt.
Das Goniometer ist ausgefeilter als ein einfacher Winkelmesser. Einige enthalten a Nonius, für mehr Präzision bei der Messung und Lineale zum Messen von Entfernungen. Sie haben auch Arme, um sie auf nicht ebenen Oberflächen zu platzieren.
Aus diesem Grund gibt es viele verschiedene Arten von Goniometern, deren Verwendung von dem Bereich abhängt, in dem Sie sie verwenden. In Bezug auf die Herstellungsmaterialien sind sie im Allgemeinen leicht und stark, wie z. B. Kunststoff, legierter Stahl und Aluminium..
Wie wir bereits gesagt haben, wird das Goniometer verwendet, um Winkel in einer Vielzahl von Situationen zu messen, beispielsweise die Winkel, die die Gelenke des Körpers bilden und die ein Hinweis auf ihre Beweglichkeit sind. Ebenso ist es beim Bau notwendig, die Winkel in Decken, Wänden, Türen und einer Vielzahl von Elementen zu messen.
Dies, um nur einige Anwendungen zu erwähnen, da sie nahezu unendlich sind, da Winkel in allem, was uns umgibt, allgegenwärtige Einheiten sind..
Das Sexagesimalsystem besteht aus der Aufteilung des Umfangs in 360 gleiche Teile, die als Grad (º) bezeichnet werden. Jeder Grad ist wiederum in Minuten (') und eine Minute in 60 Sekunden (") unterteilt..
Dieses System gilt für Winkel und ist auch als Zeitmaß sehr bekannt. Im Folgenden beziehen wir uns ausschließlich auf die Winkel.
Wenn ein Winkel in Grad, Minuten und Sekunden ausgedrückt wird, spricht man von komplexe Maßnahme. Aber wenn Sie sich dafür entscheiden, alles in Grad und Bruchteilen eines Grades zu belassen, dann ist es ein einfache Maßnahme.
Zum Beispiel ist ein Winkel, der 25º 38 '12 "misst, ein komplexes Maß, aber der gleiche Winkel in einem einfachen Maß ist 25,64º. Die meisten wissenschaftlichen Taschenrechner konvertieren schnell zwischen einem und dem anderen..
Ein einfaches Goniometer wie das in der folgenden Abbildung gezeigte besteht aus:
- Ein halbkreisförmiges Teil, das die abgestufte Skala von 0 bis 180 ° enthält.
- Der Körper, ein Stück, das einen Durchmesser einnimmt, auf dem der Halbkreis mit der Skala ruht.
- Die Folie endet in einem Zeiger zum Lesen.
Eine anspruchsvollere Version ist das Präzisions-Goniometer, an dessen Gelenkarm des Goniometers ein Schieberegler angebracht ist..
Der Gelenkarm geht auf die rotierende Scheibe, die ein Nonius oder Nonius enthält, und dreht sich auf der festen Scheibe, deren Hauptskala in 1º-Einheiten abgestuft ist..
An der festen Scheibe ist das feste Lineal angebracht, das eine Referenzfläche hat, auf der das Stück ruht, an dem der Winkel gemessen wird..
Alle Arten von Goniometern haben das gleiche Funktionsprinzip. Mal sehen:
Das Nonius, Das geht auf die rotierende Scheibe, hat eine Skala, die sowohl nach rechts als auch nach links abgestuft ist, wodurch Messungen sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn durchgeführt werden können.
Es ist zu beachten, dass die Auflösung oder Wertschätzung dieses Goniometertyps 5 Bogenminuten beträgt, was später numerisch gezeigt wird..
In der Mitte des Goniometers befindet sich eine Schraube, die sowohl als Drehachse als auch als Fixierer für die Winkelposition dient. Einige Präzisionsgoniometer haben ein zusätzliches Rad, um die Feindrehung zu steuern, so dass sie genauer auf das zu messende Stück eingestellt werden kann..
Das Stück wird zwischen der variablen Regel und der festen Regel oder dem festen Quadrat platziert. Sowohl das Goniometer als auch das bereits positionierte Teil sind kerzenförmig, um sicherzustellen, dass die Passform perfekt ist..
Sobald ein Lichtdurchgang zwischen dem Teil und der Referenzfläche des Lineals oder Quadrats verschwunden ist, wird die Position mit dem Gelenkfixierer oder der Befestigungsschraube fixiert. Schließlich wird die Messung durchgeführt, deren Schritte nachstehend aufgeführt sind:
Um das Goniometer zu verwenden, wird das Objekt, dessen Neigungswinkel gemessen werden soll, zwischen dem Blatt und der Scheibe des Goniometers eingeklemmt, wie in Abbildung 4 gezeigt. Dort wurde der zu messende Winkel in fuchsiafarbener Farbe markiert.
Über das Bild wurden grüne und blaue Parallelen gezogen, um den Leser zu führen. Der Fuchsia-Winkel liegt dem gelben Winkel am Scheitelpunkt gegenüber. Wenn sich durch den Scheitelpunkt entgegengesetzte Winkel befinden, messen sie dieselben.
Der Winkel in Gelb entspricht dem Winkel in Orange, da sie zwischen den grünen und blauen Linien liegen, die parallel sind. Sobald Sie davon überzeugt sind, erfolgt die Ablesung sofort durch Beobachtung des Indikators auf dem Blatt.
Der Winkel des zu messenden Stücks ist ein spitzer Winkel und die Ablesung erfolgt von links nach rechts. Im vergrößerten Bild lesen sie 48º.
Natürlich können die Messungen von rechts nach links durchgeführt werden, da es dafür eine doppelte Skala gibt. Dies auf die eine oder andere Weise zu tun, hängt vom zu messenden Objekt ab.
Alle Messinstrumente haben eine Wertschätzung, die die kleinste Teilung der Skala darstellt, und jede Messung, ob mit dem Goniometer oder mit einem anderen, wird immer von Fehlern beeinflusst.
Zum Beispiel entspricht in dem einfachen Goniometer, das wir gerade gesehen haben, die kleinste Teilung 1º.
Der maximale Fehler, der bei einer Messung mit diesem Goniometer gemacht werden kann, ist mehr oder weniger Wertschätzung. Demnach wird das Lesen des Beispiels ausgedrückt als:
L = 48 ± 1º
Im Allgemeinen wird die Wertschätzung einer solchen Skala berechnet, indem zwei beliebige Messwerte ausgewählt und die Anzahl der Unterteilungen zwischen ihnen wie folgt gezählt werden:
Wertschätzung = Hauptlesung - Nebenlesung / Anzahl der Abteilungen.
Das Präzisionsgoniometer hat eine Nonius: Eine zweite Skala, die auf einer beweglichen Scheibe platziert ist und unter die Hauptskala verschoben werden kann. Vernier ermöglicht feinere Messwerte.
Wie immer ergibt die Messung mit der Hauptskala Grad und kann je nach Zweckmäßigkeit im Uhrzeigersinn (von links nach rechts) oder gegen den Uhrzeigersinn (von rechts nach links) durchgeführt werden..
Das Ablesen auf der Hauptskala erfolgt nach dem im vorherigen Abschnitt beschriebenen Verfahren. Die 0 des Nonius dient in diesem Fall als Indikator.
Jetzt gehen wir mit dem Nonius zur letzten Lesung, die uns die Protokolle geben wird. Jede Division entspricht 5 '(Winkelminuten) und kann auch von links nach rechts oder von rechts nach links gelesen werden.
Um die Messung zu finden, muss die Linie des Nonius ausgewählt werden, die am besten mit einer der Linien der festen Skala übereinstimmt, und dies ist der Bruchteil in Grad, der addiert werden muss, um den vollständigen Messwert zu erhalten..
Schauen wir uns als Beispiel das Lesen der Figur gegen den Uhrzeigersinn an. Die 0 des Nonius zeigt 64º an (grüne Linie).
Schauen wir uns nun die Linie des Nonius an, die am besten zu einigen der Hauptlinien passt. In der Abbildung wurde es in Fuchsia hervorgehoben. Es fällt mit der Teilungsnummer 30 auf der Nonius-Skala zusammen. Unser Winkel misst also:
ZU1 = 64º 30 '= 64,5º
Die Wertschätzung dieses Goniometers hängt nicht nur von der Hauptskala ab, sondern auch vom Nonius. Goniometer haben normalerweise 12 oder 24 Teilungs-Nonius in jeder Hälfte. Der im Beispiel hat 12.
Es wird wie folgt berechnet:
Wertschätzung = kleinste Teilung der Hauptregel / Anzahl der Teilungen des Nonius
In diesem Fall ist die kleinste Division 1º = 60 'und die Divisionen sind 12:
Wertschätzung = 60 '/ 12 = 5'
Daher wird der Messwert folgendermaßen gemeldet:
ZU1 = 64º (30 ± 5) '
Versuchen wir nun, im Uhrzeigersinn zu lesen.
Die 0 des Nonius stimmt mit 42º (orange Farbe) überein, während die Teilung des Nonius, die am besten mit einer der Teilungen auf der Hauptskala (türkisblaue Farbe) übereinstimmt, 20 'entspricht. Daher ist der gemessene Winkel:
ZUzwei = 42º (20 ± 5) '
Der Leser kann sich fragen, was passiert, wenn keine Division genau übereinstimmt. Wenn sich die 0 des Nonius in der Mitte zweier Hauptabteilungen befindet, wird die der 0 am nächsten liegende Abteilung als Gradanzeige verwendet. Der Rest der Messung erfolgt wie bereits beschrieben
Es ist immer Sache der Person, die die Messung durchführt, die Divisionen auszuwählen, die am besten übereinstimmen. Zwei Personen, die dieselbe Messung durchführen, sind sich möglicherweise nicht einig, aber fast immer über die Feinmessung.
Es gibt mehrere Designs. Das in Abbildung 8 gezeigte besteht aus zwei gedrehten Metall- oder Kunststofflinealen, die sich zusammen mit einem abgestuften Halbkreis drehen. Das Objekt, dessen Winkel gemessen werden soll, wird zwischen die Lineale gelegt und aus dem abgestuften Halbkreis abgelesen.
Das gezeigte Goniometer wird häufig verwendet, um den Bereich der Gelenkbewegung oder die Entfernung zu bestimmen, die ein Gelenk von seiner natürlichen Position bis zu seiner maximalen Bewegung zurücklegt..
Es ist ein Instrument, das den zu messenden Winkel in einen elektrischen Impuls umwandelt. Es wird häufig verwendet, um den Bewegungsbereich der Gelenke zu messen.
Wie der Name schon sagt, hat es eine Nivellierblase, die sich normalerweise am Ende eines der Arme befindet. Da viele Messungen diesen Arm an der Horizontalen ausrichten müssen, ermöglicht dies zuverlässigere Messwerte..
Bisher hat noch niemand einen Kommentar zu diesem Artikel abgegeben.