Historique des goniomètres, pièces, opération, utilisations, types

Il goniomètre C'est l'appareil utilisé pour mesurer les angles formés par deux visuels. Le nom vient de deux mots grecs: Gonios, ce qui signifie angle et mètres, En référence à la mesure. De là dérive également la goniométrie, qui est la science de la mesure des angles.

Les quantités angulaires sont une partie importante des disciplines telles que l'astronomie, la topographie, la géologie, la médecine, la minéralogie, l'architecture, l'ingénierie et bien d'autres. Des hauteurs, des distances, des forces et de nombreuses propriétés physiques ont des angles impliqués, donc leur mesure est pertinente.

Figure 1. Goniomètre universel. Source: F. Zapata,

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Histoire

Dans les temps anciens, quelqu'un a eu l'idée de diviser la circonférence en 360 parties égales, appelées degrés. Mais ce n'est qu'en 1538 que le docteur néerlandais Regnier Gemma Frisius s'est développé pour la première fois un goniomètre, un instrument dérivé de l'astrolabio (dispositif utilisé pour mesurer les élévations ou les dépressions d'un objet).

Puisqu'un angle est défini comme la région entre deux semi-sortants avec un point commun, qui peut être le centre de ladite circonférence, un moyen de déterminer la mesure de cette région, utilise une circonférence graduée.

La conception de base est donc un cercle plat, diplômé d'une échelle de 360 ​​° ou demi-cercle, avec 180º. Un convoyeur en plastique simple, comme ceux utilisés à l'école, est un goniomètre très basique, si nous nous en tenons à la définition.

Le convoyeur est capable de mesurer les angles sur une surface plane, comme un papier ou une planche. Donc sa gamme de mouvements est plutôt limitée.

Le goniomètre est plus sophistiqué qu'un simple convoyeur. Certains incorporent un vernier, pour une plus grande précision dans la mesure et les règles de mesure des distances. Ils ont également des bras pour les localiser sur des surfaces non-flat.

C'est pourquoi il existe de nombreuses variétés de goniomètres, dont l'utilisation dépend de la zone dans laquelle il utilise. Quant aux matériaux de fabrication, ils sont généralement légers et résistants, comme le plastique, l'acier en alliage et l'aluminium.

À quoi sert le goniomètre pour?

Comme nous l'avons dit, le goniomètre sert à mesurer les angles dans une variété de situations, par exemple les angles qui font les articulations du corps, qui indiquent sa mobilité. De même, en construction, il est nécessaire de mesurer les angles dans les plafonds, les murs, les portes et la multitude d'éléments.

Ceci pour ne mentionner que certaines applications, car elles sont presque infinies, car les angles sont des entités omniprésentes dans tout ce qui nous entoure.

Système Sexagesimal

Il Système Sexagesimal Il consiste à diviser la circonférence en 360 parties égales appelées degrés (º). À son tour, chaque grade est divisé en minutes (') et une minute est en 60 secondes (").

Ce système s'applique aux angles et est également très familier comme une mesure du temps. Dans ce qui suit, nous nous référerons exclusivement aux angles.

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Lorsqu'un angle est exprimé en degrés, minutes et secondes, il est dit qu'il est exprimé en Mesure complexe. Mais si vous choisissez de tout laisser en degrés et fractions de degré, alors c'est un Mesure simple.

Par exemple, un angle qui mesure 25 º 38 '12 "est complexe, mais le même angle dans une simple mesure est de 25.64 º. La plupart des calculatrices scientifiques font la conversion entre l'une et l'autre.

Des soirées

Goniomètre simple ou traditionnel

Un goniomètre simple comme celui illustré dans le schéma suivant consiste à:

- Une partie semi-circulaire qui contient l'échelle graduée de 0 à 180º.

- Le corps, une pièce qui occupe un diamètre, sur lequel le demi-cercle est soutenu par l'échelle.

- La feuille qui se termine par une aiguille d'indicateur pour la lecture.

Figure 2. Parties d'un goniomètre de base. Source: F. Zapata.

Goniomètre de précision

Une version plus sophistiquée est le goniomètre de précision, qui a une règle de glissement fixée au bras articulé du goniomètre.

Le bras articulé va sur le disque rotatif, qui contient un nono ou un vernier, et allume le disque fixe qui a l'échelle principale diplômée en 1ère unités.

L'album fixe est la règle fixe, qui a une surface de référence où la pièce à laquelle l'angle sera mesuré est soutenu.

figure 3. Goniomètre de précision et ses pièces. Source: F. Zapata.

Fonctionnement

Toutes les variétés de goniomètre ont le même principe de fonctionnement, voyons:

Il vernier, Cela se déroule sur le disque rotatif, a une échelle graduée à droite et à gauche, permettant des mesures à la fois dans un couple et une direction anti-horaire.

Examiner que la résolution ou l'appréciation de ce type de goniomètre est de 5 min d'arc, qui est démontrée numériquement plus tard.

Au centre du goniomètre, il y a une vis qui sert en même temps qu'un axe de virage et un fixateur de position angulaire. Certains goniomètres de précision ont une roue supplémentaire, pour contrôler le virage fin, afin qu'il puisse être ajusté plus précisément à la pièce à mesurer.

Cette pièce est placée entre la règle variable et la règle ou l'équipe fixe. Le goniomètre et la pièce déjà positionnée regardent le voyage, pour s'assurer que le réglage est parfait.

Une fois une étape lumineuse entre la pièce et la surface de référence de la règle ou de l'équipe a disparu, la position est fixée avec l'ensemble des joints ou la vis de fixation. Enfin, la mesure est faite, dont les étapes sont détaillées ci-dessous:

Comment le goniomètre est-il utilisé?

Pour utiliser le goniomètre, l'objet dont l'angle d'inclinaison est souhaité être mesuré, entre la feuille et le disque goniomètre, comme le montre la figure 4. Il a été souligné l'angle à mesurer en couleur fuchsia.

Peut vous servir: Neptune (planète)Figure 4. Façon de mesurer un angle avec un goniomètre de base. Source: F. Zapata.

Les parallèles verts et bleus ont été dessinés sur l'image pour guider le lecteur. L'angle fuchsia est opposé au sommet à l'angle jaune. Lorsque vous avez des angles opposés par le sommet, ils mesurent le même.

L'angle jaune mesure la même chose que l'orange, car ils se trouvent entre les lignes vertes et bleues, qui sont parallèles. Une fois convaincue de cela, la lecture observe immédiatement l'indicateur de feuille.

L'angle de la pièce à mesurer est un angle aigu et la lecture est faite de gauche à droite. Dans l'image agrandie, 48º sont lues.

Figure 5. Vue élargie de la mesure. Source: F. Zapata.

Naturellement, les lectures peuvent être effectuées de droite à gauche, car pour cela, il y a une double échelle. Faites-le dans un sens ou un autre dépend de l'objet à mesurer.

Erreur d'appréciation

Tous les instruments de mesure ont une appréciation, qui est la moindre division de l'échelle, et toute mesure qui est faite, soit avec le goniomètre, soit avec toute autre, sera toujours affectée par l'erreur.

Par exemple, dans le goniomètre simple que nous venons de voir, la moindre division correspond au 1er.

L'erreur maximale qui peut être faite dans une mesure faite avec ce goniomètre est plus ou moins l'appréciation. Selon cela, la lecture de l'exemple est exprimée comme suit:

L = 48 ± 1er

En général, l'appréciation d'une échelle comme celle-ci est calculée en sélectionnant deux lectures arbitraires et en comptant le nombre de divisions entre eux, comme ceci:

Appréciation = lecture majeure - lecture mineure / nombre de divisions.

Lectures avec goniomètre de précision

Le goniomètre de précision a un vernier: une deuxième échelle placée sur un disque mobile et peut se déplacer sous l'échelle principale. Le nono vous permet de faire des lectures plus fines.

Comme toujours, la mesure faite avec l'échelle principale se traduit par des degrés et peut être effectuée dans un horaire (de gauche à droite) ou un anti-ameuble (de droite à gauche), selon la commodité.

La lecture sur l'échelle principale est effectuée avec la procédure décrite dans la section précédente. Le 0 du nono agit comme un indicateur dans ce cas.

Maintenant, nous allons à la lecture finale avec le nono, ce qui nous donnera le procès-verbal. Chaque division équivaut à 5 '(minutes angulaires) et peut également être lue de gauche à droite ou droite à gauche.

Pour trouver la mesure, vous devez sélectionner la ligne nono qui correspond le mieux à certaines des lignes à échelle fixe, et ce sera la fraction en degrés qui doit être ajoutée pour avoir la lecture complète.

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Exemple de lecture 1

Par exemple, voyons la lecture de la figure, faite dans un sens antihorarium. Le 0 du NONIO indique 64 (ligne verte).

Figure 6. Exemple de lecture de droite à gauche. Source: F. Zapata.

Regardons maintenant la ligne Nonio qui coïncide le mieux avec certaines des lignes principales. Dans la figure, il a été mis en évidence en Fuchsia. Il coïncide avec la division numéro 30 sur l'échelle nono. Ensuite, notre angle mesure:

POUR₁ = 64º 30 '= 64.5e

Quant à l'appréciation de ce goniomètre, cela dépend non seulement de l'échelle principale, mais du nono. Les goniomètres ont généralement des divisions non seulement de 12 ou 24 divisions dans chaque moitié. L'exemple a 12.

Il est calculé comme suit:

Appréciation = Division inférieure de la règle / nombre principal de divisions du NONIO

Dans ce cas, la moindre division est 1er = 60 ', et les divisions sont de 12:

Appréciation = 60 '/ 12 = 5'

Par conséquent, la lecture est signalée de cette manière:

POUR₁ = 64º (30 ± 5) '

Exemple de lecture 2

Essayons maintenant une lecture faite dans un calendrier.

Figure 7. Lecture du goniomètre prise de gauche à droite. Source: F. Zapata.

Le 0 du NONIO coïncide avec 42º (couleur orange), tandis que la division du NONIO qui coïncide le mieux avec certaines divisions sur l'échelle principale (couleur bleue turquoise) correspond à 20 '. Par conséquent, l'angle mesuré est:

POUR₂ = 42º (20 ± 5) '

Le lecteur peut se demander ce qui se passe si aucune division ne coïncide exactement. Lorsque le 0 du NONIO est au milieu de deux divisions principales, la division la plus proche du 0 est prise comme la lecture des diplômes. Le reste de la mesure est fait comme décrit

Il reste toujours aux critères de la personne qui effectue la mesure, en sélectionnant les divisions qui coïncident le mieux. Deux personnes qui font la même mesure peuvent être en désaccord, mais presque toujours en termes de bonne mesure.

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Types de goniomètre

Goniomètre universel

Il y a plusieurs conceptions. Celui illustré dans la figure 8 se compose de deux règles en plastique ou en métal tourné. L'objet dont l'angle est souhaité à mesurer, est placé entre les règles et les lectures en demi-cercle gradué.

Le goniomètre illustré est largement utilisé pour déterminer l'amplitude du mouvement de l'articulation, ou distance qui exécute une articulation de sa position naturelle à son mouvement maximum.

Figure 8. Goniomètre de ceux qui utilisent en médecine pour mesurer la capacité de mouvement des articulations. Source: Wikimedia Commons. Source: Voxymoron [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

Électroggoniomètres

Il s'agit d'un instrument qui transforme l'angle à mesurer en une impulsion électrique. Il est largement utilisé pour mesurer la plage de mouvement des articulations.

Goniomètre à bulles

Comme son nom l'indique, il a une bulle de nivellement, généralement située à la fin de l'un des bras. Étant donné que de nombreuses mesures doivent aligner ce bras avec l'horizontal, cela permet des lectures plus fiables.

Les références

1. Calduch, e. Pratiques de laboratoire. Ingénierie du processus de fabrication. Université de Catalogne. 20-22.
2. Comment ça marche. Comment fonctionne un goniomètre. Récupéré de: comment fonction.co.
3. Díaz del Castillo, F. Métrologie dimensionnelle. Unam. Faculté d'études supérieures Cuautitlán. Récupéré de: Olympia.Cuautitlan2.Unam.mx.
4. 4) Britannica Encyclopaedia. Goniomètre. Récupéré de: Britannica.com
5. Junta de Andalucía. Métrologie. Récupéré de: JuntadeandAlucia.est.
6. Lois et formules mathématiques. Systèmes de mesure d'angle. Récupéré de: Ingecanica.com.
7. Goniomètre. Récupéré de: google.com.