História do goniômetro, peças, operação, usos, tipos

Ele goniômetro É o dispositivo usado para medir os ângulos formados por dois visuais. O nome vem de duas palavras gregas: Gonios, o que significa ângulo e metros, Em referência à medição. A partir daí, também deriva goniometria, que é a ciência da medição de ângulos.

Quantidades angulares são uma parte importante de disciplinas como astronomia, topografia, geologia, medicina, mineralogia, arquitetura, engenharia e muito mais. Alturas, distâncias, forças e numerosas propriedades físicas têm ângulos envolvidos, portanto sua medição é relevante.

figura 1. Goniômetro universal. Fonte: f. Zapata,

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História

Nos tempos antigos, alguém tinha a idéia de dividir a circunferência em 360 partes iguais, chamadas graus. Mas não foi até 1538 que o médico holandês Regnier Gemma Frisius se desenvolveu pela primeira vez um goniômetro, um instrumento derivado do Astrolabio (dispositivo usado para medir as elevações ou depressões de um objeto).

Como um ângulo é definido como a região entre dois semi -reta com um ponto comum, que pode ser o centro da referida circunferência, uma maneira de determinar a medida dessa região, está usando uma circunferência graduada.

Portanto, o design básico é um círculo plano, graduado com uma escala de 360º ou meio círculo, com 180º. Um transportador de plástico simples, como os usados ​​na escola, é um goniômetro muito básico, se seguirmos a definição.

O transportador é capaz de medir ângulos em uma superfície plana, como um papel ou uma placa. Portanto, sua amplitude de movimento é bastante limitada.

O goniômetro é mais sofisticado do que um transportador simples. Alguns incorporam um Vernier, Para maior precisão na medida do momento e regras para medir distâncias. Eles também têm armas para localizá -los em superfícies não flat.

É por isso que existem muitas variedades de goniômetros, cujo uso depende da área em que ele usa. Quanto aos materiais de fabricação, eles geralmente são leves e resistentes, como plástico, aço de liga e alumínio.

Qual é o goniômetro para?

Como dissemos, o goniômetro serve para medir ângulos em uma variedade de situações, por exemplo, os ângulos que fazem os articulações do corpo, que são um indicativo de sua mobilidade. Da mesma forma, em construção, é necessário medir ângulos em tetos, paredes, portas e multidão de elementos.

Isso menciona apenas algumas aplicações, pois são quase infinitas, pois os ângulos são entidades onipresentes em tudo ao nosso redor.

Sistema Sexagesimal

Ele Sistema Sexagesimal Consiste em dividir a circunferência em 360 partes iguais chamadas graus (º). Por sua vez, cada série é dividida em minutos (') e um minuto está em 60 segundos (").

Este sistema se aplica a ângulos e também é muito familiar como uma medida de tempo. A seguir, nos referiremos exclusivamente aos ângulos.

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Quando um ângulo é expresso em graus, minutos e segundos, diz -se que é expresso em Medida complexa. Mas se você optar por deixar tudo em graus e frações de grau, então é um Medida simples.

Por exemplo, um ângulo que mede 25 º 38 '12 "é complexo, mas o mesmo ângulo em uma extensão simples é 25.64 º. A maioria das calculadoras científicas faz a conversão entre uma e outra.

Festas

Goniômetro simples ou tradicional

Um goniômetro simples como o mostrado no esquema a seguir consiste em:

- Uma parte semicircular que contém a escala graduada de 0 a 180º.

- O corpo, uma peça que ocupa um diâmetro, no qual o semicírculo é apoiado pela escala.

- A folha que termina em uma agulha indicadora para leitura.

Figura 2. Partes de um goniômetro básico. Fonte: f. Zapata.

Goniômetro de precisão

Uma versão mais sofisticada é o goniômetro de precisão, que tem uma regra deslizante fixada no braço articulado do goniômetro.

O braço articulado vai para o disco rotativo, que contém um não -vernier, e liga o disco fixo que tem a escala principal graduada em uma 1ª unidade.

Aderido ao álbum fixo é a regra fixa, que tem uma superfície de referência onde a peça na qual o ângulo será medido é suportado.

Figura 3. Goniômetro de precisão e suas partes. Fonte: f. Zapata.

Funcionamento

Todas as variedades de goniômetro têm o mesmo princípio de operação, vamos ver:

Ele Vernier, Isso acontece no disco rotativo, tem uma escala graduada à direita e à esquerda, permitindo medições em uma direção de torque e anti -mar.

Reveja que a resolução ou apreciação desse tipo de goniômetro é de 5 minutos de arco, que é demonstrado numericamente mais tarde.

No centro do goniômetro, há um parafuso que serve ao mesmo tempo que um eixo de giro e fixador de posição angular. Alguns goniômetros de precisão têm uma roda adicional, para controlar a curva fina, para que possa ser ajustada com mais precisão à peça a ser medida.

Esta peça é colocada entre a regra variável e a regra ou esquadrão fixo. Tanto o goniômetro quanto a peça já posicionada olham para o viagem, para garantir que o ajuste seja perfeito.

Uma vez que qualquer etapa de luz entre a peça e a superfície de referência da regra ou esquadrão desapareceu, a posição é fixada com o conjunto de juntas ou parafuso de fixação. Finalmente, a medida é feita, cujas etapas são detalhadas abaixo:

Como o goniômetro é usado?

Para usar o goniômetro, o objeto cujo ângulo de inclinação é desejado para ser medido, entre a folha e o disco do goniômetro, como mostra a Figura 4. Foi apontado o ângulo a ser medido na cor da fúcsia.

Pode atendê -lo: Netuno (planeta)Figura 4. Maneira de medir um ângulo com um goniômetro básico. Fonte: f. Zapata.

Paralelos verdes e azuis foram desenhados na imagem, para guiar o leitor. O ângulo da fúcsia é oposto pelo vértice ao ângulo amarelo. Quando você tem ângulos opostos pelo vértice, eles medem o mesmo.

O ângulo amarelo mede o mesmo que o laranja, pois estão entre as linhas verdes e azuis, que são paralelas. Uma vez convencido disso, a leitura está observando imediatamente o indicador da folha.

O ângulo da peça a ser medido é um ângulo agudo e a leitura é feita da esquerda para a direita. Na imagem ampliada, 48º são lidos.

Figura 5. Visão expandida da medida. Fonte: f. Zapata.

Naturalmente, as leituras podem ser feitas da direita para a esquerda, pois para isso há uma escala dupla. Fazer isso em um sentido ou outro depende do objeto a ser medido.

Erro de apreciação

Todos os instrumentos de medição têm uma apreciação, que é a menor divisão da escala, e qualquer medida que seja feita, seja com o goniômetro ou com qualquer outra, sempre será afetada por erro.

Por exemplo, no goniômetro simples que acabamos de ver, a menor divisão corresponde ao 1º.

O erro máximo que pode ser feito em uma medição feita com este goniômetro é mais ou menos a apreciação. De acordo com isso, a leitura do exemplo é expressa como:

L = 48 ± 1º

Em geral, a apreciação de uma escala como essa é calculada selecionando duas leituras arbitrárias e contando o número de divisões entre elas, assim:

Apreciação = Leitura Principal - Leitura /Número de Divisões.

Leituras com goniômetro de precisão

O goniômetro de precisão tem um Vernier: Uma segunda escala colocada em um disco móvel e pode se mover sob a escala principal. O NONIO permite que você faça leituras mais refinadas.

Como sempre, a medida feita com a escala principal resulta em graus e pode ser feita em um cronograma (da esquerda para a direita) ou anti -desfile (da direita para a esquerda), dependendo da conveniência.

A leitura na escala principal é realizada com o procedimento descrito na seção anterior. O 0 do não -IO atua como um indicador neste caso.

Agora estamos indo para a leitura final com o NonIO, o que nos dará os minutos. Cada divisão é equivalente a 5 '(minutos angulares) e também pode ser lida da esquerda para a direita ou direita para a esquerda.

Para encontrar a medida, você deve selecionar a linha Nonio que melhor corresponda a algumas das linhas de escala fixa, e essa será a fração em graus que devem ser adicionados para ter a leitura completa.

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Exemplo de leitura 1

Como exemplo, vamos ver a leitura da figura, feita em um sentido anti -horium. O 0 do NonIO indica 64 (linha verde).

Figura 6. Exemplo de leitura da direita para a esquerda. Fonte: f. Zapata.

Agora, vejamos a linha não -noio que melhor coincide com algumas das linhas principais. Na figura, foi destacado em Fuchsia. Coincide com a divisão número 30 na escala Nonio. Então nosso ângulo mede:

PARA₁ = 64º 30 '= 64.5 ª

Quanto à apreciação deste goniômetro, depende não apenas da escala principal, mas do não. Os goniômetros geralmente têm de 12 ou 24 divisões em cada metade. O exemplo tem 12.

É calculado da seguinte forma:

Apreciação = Divisão inferior da regra principal /número de divisões do não

Nesse caso, a menor divisão é 1st = 60 'e as divisões são 12:

Apreciação = 60 ' / 12 = 5'

Portanto, a leitura é relatada desta maneira:

PARA₁ = 64º (30 ± 5) '

Exemplo de leitura 2

Agora vamos tentar uma leitura feita em um cronograma.

Figura 7. Leitura de goniômetro retirado da esquerda para a direita. Fonte: f. Zapata.

O 0 do não coincide com 42º (cor laranja), enquanto a divisão do NONIO que melhor coincide com algumas das divisões na escala principal (cor azul turquesa) corresponde a 20 '. Portanto, o ângulo medido é:

PARA₂ = 42º (20 ± 5) '

O leitor pode se perguntar o que acontece se nenhuma divisão coincide exatamente. Quando o 0 do Nonio está no meio de duas divisões principais, a divisão mais próxima de 0 é tomada como a leitura dos graus. O restante da medida é feito como descrito

Sempre permanece nos critérios da pessoa que executa a medição, selecionando as divisões que melhor coincidem. Duas pessoas que fazem a mesma medição podem discordar, mas quase sempre em termos de boa medida.

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

Tipos de goniômetro

Goniômetro universal

Existem vários designs. O mostrado na Figura 8 consiste em duas regras de plástico ou metal viradas. O objeto cujo ângulo é desejado para medir é colocado entre as regras e leituras no semicírculo graduado.

O goniômetro mostrado é amplamente usado para determinar a amplitude do movimento articular, ou a distância que executa uma articulação de sua posição natural ao seu movimento máximo.

Figura 8. Goniômetro daqueles que usam na medicina para medir a capacidade de movimento das articulações. Fonte: Wikimedia Commons. Fonte: Voxymoron [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]

Eletroggoniômetros

É um instrumento que transforma o ângulo a ser medido em um impulso elétrico. É amplamente utilizado para medir a faixa de movimento das juntas.

Goniômetro de bolha

Como o nome indica, ele tem uma bolha de nivelamento, geralmente localizada no final de um dos braços. Como muitas medidas precisam alinhar este braço com a horizontal, isso permite leituras mais confiáveis.

Referências

1. Calduch, e. Práticas de laboratório. Engenharia do processo de fabricação. Universidade da Catalunha. 20-22.
2. Como funciona. Como funciona um goniômetro. Recuperado de: como função.co.
3. Díaz del Castillo, f. Metrologia dimensional. Unam. Faculdade de Estudos Superiores Cuautitlán. Recuperado de: Olympia.Cuautitlan2.Unam.mx.
4. 4) Enciclopédia Britannica. Goniômetro. Recuperado de: Britannica.com
5. Junta de Andaluzia. Metrologia. Recuperado de: juntadeandalucia.é.
6. Leis e fórmulas matemáticas. Sistemas de medição de ângulo. Recuperado de: IngeMecanica.com.
7. Goniômetro. Recuperado de: Google.com.