GONIOMETER: ประวัติชิ้นส่วนการทำงานการใช้งานประเภท - กายภาพ - 2025

โกนิออมิเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดมุมที่เกิดจากภาพสองภาพ ชื่อนี้มาจากคำภาษากรีกสองคำ: gonios ซึ่งหมายถึงมุมและเมตรหมายถึงข้อเท็จจริงของการวัด นอกจากนี้ยังเกิดโกนิเมตรีซึ่งเป็นศาสตร์แห่งการวัดมุม

ปริมาณเชิงมุมเป็นส่วนสำคัญของสาขาวิชาต่างๆเช่นดาราศาสตร์การสำรวจธรณีวิทยาการแพทย์วิทยาสถาปัตยกรรมวิศวกรรมและอื่น ๆ อีกมากมาย ความสูงระยะทางแรงและคุณสมบัติทางกายภาพจำนวนมากมีมุมที่เกี่ยวข้องดังนั้นการวัดจึงมีความเกี่ยวข้อง

รูปที่ 1. โกนิออมิเตอร์สากล ที่มา: F.Sapata,

ประวัติศาสตร์

ในสมัยโบราณมีคนคิดที่จะแบ่งเส้นรอบวงออกเป็น 360 ส่วนเท่า ๆ กันเรียกว่าองศา แต่จนกระทั่งในปี 1538 Regnier Gemma Frisius แพทย์ชาวดัตช์ได้พัฒนา goniometer ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ได้มาจาก Astrolabe (อุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดระดับความสูงหรือความตกต่ำของวัตถุ)

เนื่องจากมุมถูกกำหนดให้เป็นพื้นที่ระหว่างสองรังสีที่มีจุดร่วมซึ่งอาจเป็นจุดศูนย์กลางของวงกลมดังกล่าววิธีหนึ่งในการกำหนดขนาดของพื้นที่นั้นคือการใช้วงกลมที่สำเร็จการศึกษา

ดังนั้นการออกแบบพื้นฐานจึงเป็นวงกลมแบนจบด้วยสเกล360ºหรือครึ่งวงกลมโดยมี180º ไม้โปรแทรกเตอร์พลาสติกธรรมดา ๆ เช่นเดียวกับที่ใช้ในโรงเรียนเป็นเครื่องวัดระยะทางพื้นฐานถ้าเรายึดติดกับคำจำกัดความ

ไม้โปรแทรกเตอร์สามารถวัดมุมบนพื้นผิวเรียบเช่นกระดาษหรือกระดาน ดังนั้นระยะการเคลื่อนที่ของมันจึงค่อนข้าง จำกัด

โกนิออมิเตอร์มีความซับซ้อนมากกว่าไม้โปรแทรกเตอร์ธรรมดา บางอันรวมเวอร์เนียเพื่อความแม่นยำในการวัดมากขึ้นและไม้บรรทัดในการวัดระยะทาง พวกเขายังมีแขนสำหรับวางบนพื้นผิวที่ไม่เรียบ

นั่นคือเหตุผลที่มีโกนิออมิเตอร์หลายแบบการใช้งานขึ้นอยู่กับพื้นที่ที่คุณใช้ ในแง่ของวัสดุการผลิตมักมีน้ำหนักเบาและแข็งแรงเช่นพลาสติกเหล็กอัลลอยด์และอลูมิเนียม

โกนิออมิเตอร์มีไว้ทำอะไร?

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วโกนิออมิเตอร์ใช้เพื่อวัดมุมในสถานการณ์ต่างๆเช่นมุมที่เกิดจากข้อต่อของร่างกายซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ความคล่องตัว ในการก่อสร้างจำเป็นต้องวัดมุมในเพดานผนังประตูและองค์ประกอบต่างๆมากมาย

สิ่งนี้จะกล่าวถึงแอพพลิเคชั่นเพียงไม่กี่ตัวเนื่องจากเกือบจะไม่มีที่สิ้นสุดเนื่องจากมุมเป็นเอนทิตีที่มีอยู่ทั่วไปในทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา

ระบบทางเพศ

ระบบ sexagesimal ประกอบด้วยการแบ่งเส้นรอบวงออกเป็น 360 ส่วนเท่า ๆ กันเรียกว่าองศา (º) ในทางกลับกันแต่ละองศาจะแบ่งออกเป็นนาที (´) และหนึ่งนาทีแบ่งออกเป็น 60 วินาที (´´)

ระบบนี้ใช้กับมุมและยังคุ้นเคยเป็นอย่างดีในการวัดเวลา ในสิ่งต่อไปนี้เราจะกล่าวถึงมุมโดยเฉพาะ

เมื่อมุมแสดงเป็นองศานาทีและวินาทีจะบอกว่าแสดงในหน่วยวัดที่ซับซ้อน แต่ถ้าคุณเลือกที่จะทิ้งทุกอย่างเป็นองศาและเศษส่วนขององศาก็เป็นการวัดง่ายๆ

ตัวอย่างเช่นมุมที่วัด25º 38´ 12´´ อยู่ในหน่วยวัดที่ซับซ้อน แต่มุมเดียวกันในการวัดอย่างง่ายคือ25.64º เครื่องคำนวณทางวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่จะแปลงจากเครื่องหนึ่งไปยังอีกเครื่องหนึ่งอย่างรวดเร็ว

อะไหล่

โกนิออมิเตอร์แบบธรรมดาหรือแบบดั้งเดิม

goniometer แบบธรรมดาเช่นเดียวกับที่แสดงในแผนภาพต่อไปนี้ประกอบด้วย:

- ส่วนครึ่งวงกลมที่มีสเกลจบการศึกษาตั้งแต่ 0 ถึง180º

- ร่างกายชิ้นส่วนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางซึ่งครึ่งวงกลมที่มีมาตราส่วนวางอยู่

- แผ่นที่ลงท้ายด้วยเข็มบ่งชี้สำหรับการอ่าน

รูปที่ 2. ชิ้นส่วนของเครื่องวัดระยะพื้นฐาน ที่มา: F. Zapata

แม่นยำ Goniometer

รุ่นที่ซับซ้อนกว่าคือโกนิออมิเตอร์ที่มีความแม่นยำซึ่งมีกฎการเลื่อนติดอยู่กับแขนข้อต่อของโกนิออมิเตอร์

แขนก้องไปบนแผ่นหมุนซึ่งมีเวอร์เนียหรือเวอร์เนียและหมุนบนดิสก์คงที่ซึ่งมีสเกลหลักจบการศึกษาในหน่วย1º

ที่แนบมากับดิสก์คงที่คือไม้บรรทัดคงที่ซึ่งมีพื้นผิวอ้างอิงที่รองรับชิ้นส่วนที่จะวัด

รูปที่ 3 เครื่องวัดความแม่นยำสูงและชิ้นส่วน ที่มา: F. Zapata

ทำงาน

โกนิออมิเตอร์ทุกชนิดมีหลักการทำงานเหมือนกันมาดูกัน:

เวอร์เนียซึ่งอยู่บนดิสก์หมุนมีสเกลที่จบการศึกษาทั้งทางด้านขวาและทางซ้ายซึ่งช่วยให้ทำการวัดได้ทั้งในทิศทางตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา

ควรสังเกตว่าความละเอียดหรือความแข็งค่าของโกนิออมิเตอร์ประเภทนี้คือ 5 นาทีของส่วนโค้งซึ่งจะแสดงเป็นตัวเลขในภายหลัง

ตรงกลางของโกนิออมิเตอร์มีสกรูที่ทำหน้าที่ทั้งเป็นแกนหมุนและตัวยึดของตำแหน่งเชิงมุม เครื่องวัดความแม่นยำสูงบางตัวมีวงล้อเพิ่มเติมเพื่อควบคุมการเลี้ยวที่ละเอียดเพื่อให้สามารถปรับชิ้นส่วนที่จะวัดได้แม่นยำยิ่งขึ้น

ชิ้นส่วนดังกล่าววางอยู่ระหว่างกฎตัวแปรและกฎคงที่หรือกำลังสอง ทั้งโกนิออมิเตอร์และชิ้นส่วนที่อยู่ในตำแหน่งแล้วจะติดเชิงเทียนเพื่อให้แน่ใจว่าพอดี

เมื่อเส้นทางแสงใด ๆ ระหว่างชิ้นส่วนและพื้นผิวอ้างอิงของไม้บรรทัดหรือสี่เหลี่ยมจัตุรัสหายไปตำแหน่งจะได้รับการแก้ไขด้วยตัวยึดข้อต่อหรือสกรูยึด ในที่สุดการวัดจะดำเนินการตามขั้นตอนซึ่งมีรายละเอียดด้านล่าง:

goniometer ใช้อย่างไร?

ในการใช้โกนิออมิเตอร์วัตถุที่จะวัดมุมเอียงจะถูกลิ่มระหว่างแผ่นกับดิสก์ของโกนิออมิเตอร์ดังแสดงในรูปที่ 4 มีการทำเครื่องหมายมุมที่จะวัดเป็นสีบานเย็น

รูปที่ 4. วิธีการวัดมุมด้วยโกนิออมิเตอร์พื้นฐาน ที่มา: F. Zapata

มีการวาดแนวขนานสีเขียวและสีน้ำเงินไว้เหนือภาพเพื่อเป็นแนวทางให้ผู้อ่าน มุมบานเย็นอยู่ตรงข้ามกับจุดยอดกับมุมสีเหลือง เมื่อคุณมีมุมตรงข้ามผ่านจุดยอดมันจะวัดเท่ากัน

มุมของสีเหลืองจะวัดเช่นเดียวกับสีส้มเนื่องจากอยู่ระหว่างเส้นสีเขียวและสีน้ำเงินซึ่งขนานกัน เมื่อมั่นใจในสิ่งนี้แล้วการอ่านจะเกิดขึ้นทันทีโดยสังเกตตัวบ่งชี้บนแผ่นงาน

มุมของชิ้นงานที่จะวัดเป็นมุมแหลมและการอ่านจะทำจากซ้ายไปขวา ในภาพขยายพวกเขาอ่าน48º

รูปที่ 5. มุมมองขยายของการวัด ที่มา: F. Zapata

แน่นอนว่าการอ่านสามารถทำได้จากขวาไปซ้ายเนื่องจากมีสเกลสองเท่า การทำวิธีใดวิธีหนึ่งขึ้นอยู่กับวัตถุที่จะวัด

ข้อผิดพลาดในการชื่นชม

เครื่องมือวัดทั้งหมดมีความชื่นชมซึ่งเป็นส่วนที่เล็กที่สุดในเครื่องชั่งและการวัดใด ๆ ที่ทำขึ้นไม่ว่าจะด้วยโกนิออมิเตอร์หรืออื่น ๆ จะได้รับผลกระทบจากความผิดพลาดเสมอ

ตัวอย่างเช่นในโกนิออมิเตอร์แบบธรรมดาที่เราเพิ่งเห็นการหารที่เล็กที่สุดจะตรงกับ1º

ข้อผิดพลาดสูงสุดที่สามารถทำได้ในการวัดด้วยโกนิออมิเตอร์นี้คือความชื่นชมมากหรือน้อย ตามนี้การอ่านของตัวอย่างจะแสดงเป็น:

โดยทั่วไปค่านิยมของมาตราส่วนเช่นนี้คำนวณโดยการเลือกการอ่านสองครั้งโดยพลการและนับจำนวนการหารระหว่างค่าเหล่านี้ดังนี้:

การอ่านค่าด้วยเครื่องวัดความแม่นยำสูง

โกนิออมิเตอร์ที่มีความแม่นยำมีเวอร์เนีย: มาตราส่วนที่สองวางอยู่บนดิสก์ที่เคลื่อนย้ายได้และสามารถเคลื่อนย้ายได้ด้านล่างสเกลหลัก เวอร์เนียร์ช่วยให้อ่านได้ละเอียดขึ้น

เช่นเคยการวัดด้วยมาตราส่วนหลักจะให้ผลลัพธ์เป็นองศาและสามารถทำได้ตามเข็มนาฬิกา (ซ้ายไปขวา) หรือทวนเข็มนาฬิกา (จากขวาไปซ้าย) ขึ้นอยู่กับความสะดวก

การอ่านในมาตราส่วนหลักดำเนินการตามขั้นตอนที่อธิบายไว้ในส่วนก่อนหน้า 0 ของเวอร์เนียทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ในกรณีนี้

ตอนนี้เราไปที่การอ่านขั้นสุดท้ายด้วยเวอร์เนียซึ่งจะให้รายงานการประชุม แต่ละการหารมีค่าเท่ากับ 5´(นาทีเชิงมุม) และยังสามารถอ่านจากซ้ายไปขวาหรือขวาไปซ้าย

ในการค้นหาการวัดต้องเลือกเส้นของเวอร์เนียที่ตรงกับเส้นใด ๆ ของมาตราส่วนคงที่มากที่สุดและนั่นจะเป็นเศษส่วนในองศาที่ต้องเพิ่มเพื่อให้มีการอ่านที่สมบูรณ์

ตัวอย่างการอ่าน 1

ตัวอย่างเช่นเรามาดูการอ่านรูปทำทวนเข็มนาฬิกา 0 ของเวอร์เนียแสดง64º (เส้นสีเขียว)

รูปที่ 6. ตัวอย่างการอ่านจากขวาไปซ้าย ที่มา: F. Zapata

ทีนี้มาดูเส้นของเวอร์เนียที่ตรงกับเส้นหลักเส้นหนึ่งมากที่สุด ในรูปนั้นเน้นเป็นสีบานเย็น มันเกิดขึ้นพร้อมกับการหารหมายเลข 30 ในสเกลเวอร์เนีย ดังนั้นมุมของเราวัด:

สำหรับการเพิ่มค่าของโกนิออมิเตอร์นี้ไม่เพียงขึ้นอยู่กับมาตราส่วนหลักเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับเวอร์เนียด้วย Goniometers มักจะมีเวอร์เนีย 12 หรือ 24 ดิวิชั่นในแต่ละครึ่ง หนึ่งในตัวอย่างมี 12

คำนวณได้ดังนี้:

ในกรณีนี้การหารที่เล็กที่สุดคือ1º = 60 ´และการหารคือ 12:

ดังนั้นจึงมีการรายงานการอ่านด้วยวิธีนี้:

ตัวอย่างการอ่าน 2

ทีนี้ลองอ่านตามเข็มนาฬิกา

รูปที่ 7 การอ่าน Goniometer จากซ้ายไปขวา ที่มา: F. Zapata

0 ของเวอร์เนียตรงกับ42º (สีส้ม) ในขณะที่การแบ่งเวอร์เนียที่ตรงกับส่วนใดส่วนหนึ่งในสเกลหลัก (สีฟ้าเทอร์ควอยซ์) จะตรงกับ 20´ ดังนั้นมุมที่วัดได้คือ:

ผู้อ่านอาจสงสัยว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากไม่มีการหารตรงกัน เมื่อ 0 ของเวอร์เนียอยู่ตรงกลางของสองดิวิชั่นหลักการหารที่ใกล้เคียงกับ 0 จะถูกนำมาใช้เป็นการอ่านค่าองศา ส่วนที่เหลือของการวัดจะทำตามที่อธิบายไว้แล้ว

ขึ้นอยู่กับผู้ทำการวัดผลเพื่อเลือกดิวิชั่นที่เหมาะสมที่สุด คนสองคนที่ใช้การวัดเดียวกันอาจไม่เห็นด้วย แต่เกือบตลอดเวลาในการวัดแบบละเอียด

ประเภทของโกนิออมิเตอร์

Universal Goniometer

มีหลายแบบ รูปที่แสดงในรูปที่ 8 ประกอบด้วยไม้บรรทัดโลหะหรือพลาสติกหมุนสองอันที่หมุนพร้อมกับครึ่งวงกลมที่สำเร็จการศึกษา วัตถุที่จะวัดมุมวางอยู่ระหว่างไม้บรรทัดและอ่านจากครึ่งวงกลมที่สำเร็จการศึกษา

โกนิออมิเตอร์ที่แสดงนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อกำหนดช่วงของการเคลื่อนที่ของข้อต่อหรือระยะทางที่ข้อต่อเดินทางจากตำแหน่งธรรมชาติไปยังการเคลื่อนที่สูงสุด

รูปที่ 8. Goniometer ที่ใช้ในทางการแพทย์เพื่อวัดความสามารถในการเคลื่อนไหวของข้อต่อ ที่มา: Wikimedia Commons ที่มา: Voxymoron

Electrogoniometers

เป็นเครื่องมือที่เปลี่ยนมุมที่จะวัดให้เป็นอิมพัลส์ไฟฟ้า ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดช่วงของการเคลื่อนไหวของข้อต่อ

goniometer ฟอง

ตามความหมายของชื่อมันมีฟองอากาศซึ่งมักจะอยู่ที่ปลายแขนข้างใดข้างหนึ่ง เนื่องจากการวัดจำนวนมากจำเป็นต้องจัดแนวแขนนี้ให้ตรงกับแนวนอนจึงช่วยให้อ่านค่าได้อย่างน่าเชื่อถือมากขึ้น

อ้างอิง

1. Calduch, E. การปฏิบัติในห้องปฏิบัติการ วิศวกรรมกระบวนการผลิต. มหาวิทยาลัยกาตาลุญญา. 20-22
2. มันทำงานอย่างไร. goniometer ทำงานอย่างไร สืบค้นจาก: como-funciona.co.
3. Díaz del Castillo, F. มาตรวิทยามิติ ไต้หวัน Cuautitlánคณะอุดมศึกษา. ดึงมาจาก: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4. 4) สารานุกรมบริแทนนิกา goniometer ดึงมาจาก: britannica.com
5. Junta de Andalucía มาตรวิทยา ดึงมาจาก: juntadeandalucia.es.
6. กฎหมายและสูตรทางคณิตศาสตร์ ระบบวัดมุม สืบค้นจาก: ingemecanica.com.
7. goniometer กู้คืนจาก: google.com.