GONIOMETER: SEJARAH, BAHAGIAN, OPERASI, PENGGUNAAN, JENIS - FIZIKAL - 2026

The goniometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur sudut yang dibentuk oleh dua visual. Nama itu berasal dari dua perkataan Yunani: gonios, yang bermaksud sudut dan meter, merujuk kepada fakta pengukuran. Dari situ juga diperoleh goniometri, yang merupakan sains mengukur sudut.

Kuantiti sudut adalah bahagian penting dalam disiplin seperti astronomi, tinjauan, geologi, perubatan, mineralogi, seni bina, kejuruteraan, dan banyak lagi. Ketinggian, jarak, daya, dan banyak sifat fizikal mempunyai sudut yang terlibat, jadi pengukurannya relevan.

Rajah 1. Goniometer sejagat. Sumber: F. Zapata,

Sejarah

Pada zaman dahulu, seseorang mempunyai idea untuk membahagikan lilitan menjadi 360 bahagian yang sama, yang disebut darjah. Tetapi pada tahun 1538, doktor Belanda Regnier Gemma Frisius pertama kali mengembangkan goniometer, alat yang berasal dari astrolabe (alat yang digunakan untuk mengukur ketinggian atau kemurungan suatu objek).

Oleh kerana sudut didefinisikan sebagai wilayah antara dua sinar dengan titik yang sama, yang dapat menjadi pusat lingkaran tersebut, salah satu cara untuk menentukan ukuran wilayah tersebut adalah dengan menggunakan lingkaran yang bergraduat.

Oleh itu, reka bentuk asasnya adalah bulatan rata, lulus pada skala 360º atau setengah bulatan, dengan 180º. Protraktor plastik sederhana, seperti yang digunakan di sekolah, adalah goniometer yang sangat asas, jika kita berpegang pada definisi.

Protraktor mampu mengukur sudut pada permukaan rata, seperti sehelai kertas atau papan. Jadi jarak geraknya agak terhad.

Goniometer lebih canggih daripada protraktor sederhana. Beberapa menggunakan vernier, untuk ketepatan yang lebih besar dalam pengukuran, dan pembaris untuk mengukur jarak. Mereka juga mempunyai lengan untuk meletakkannya di permukaan yang tidak rata.

Itulah sebabnya terdapat banyak jenis goniometers, penggunaannya bergantung pada kawasan di mana anda menggunakan. Dari segi bahan pembuatan, mereka biasanya ringan dan kuat, seperti plastik, keluli aloi, dan aluminium.

Untuk apa goniometer itu?

Seperti yang telah kami katakan, goniometer digunakan untuk mengukur sudut dalam berbagai situasi, misalnya sudut yang dibuat oleh sendi badan, yang menunjukkan pergerakannya. Begitu juga, dalam pembinaan perlu mengukur sudut di siling, dinding, pintu dan banyak elemen.

Ini untuk menyebutkan hanya beberapa aplikasi, kerana ia hampir tidak terbatas, kerana sudut adalah entiti di mana-mana dalam semua yang mengelilingi kita.

Sistem seksagesimal

Sistem sexagesimal terdiri daripada membahagikan lilitan menjadi 360 bahagian yang sama yang disebut darjah (º). Pada gilirannya, setiap darjah dibahagikan kepada minit (´) dan satu minit dibahagikan kepada 60 saat (´´).

Sistem ini berlaku untuk sudut dan juga sangat biasa sebagai ukuran masa. Berikut ini kita akan merujuk secara eksklusif kepada sudut.

Apabila sudut dinyatakan dalam darjah, minit dan saat, ia dikatakan dinyatakan dalam ukuran kompleks. Tetapi jika anda memilih untuk meninggalkan segalanya dalam darjah dan pecahan darjah, maka itu adalah langkah mudah.

Sebagai contoh, sudut yang berukuran 25º 38´ 12´´ adalah dalam ukuran yang kompleks, tetapi sudut yang sama dalam ukuran sederhana adalah 25.64º. Sebilangan besar kalkulator saintifik bertukar dari satu ke yang lain dengan cepat.

Bahagian

Goniometer sederhana atau tradisional

Goniometer sederhana seperti yang ditunjukkan dalam rajah berikut terdiri daripada:

- Bahagian separuh bulatan yang mengandungi skala lulus dari 0 hingga 180º.

- Tubuh, sekeping yang menempati diameter, di mana setengah lingkaran dengan skala bersandar.

- Lembaran yang berakhir dengan jarum penunjuk untuk membaca.

Rajah 2. Bahagian goniometer asas. Sumber: F. Zapata.

Goniometer Ketepatan

Versi yang lebih canggih adalah goniometer ketepatan, yang mempunyai peraturan gelongsor yang melekat pada lengan goniometer yang diartikulasikan.

Lengan artikulasi bergerak pada cakera berputar, yang berisi vernier atau vernier, dan berputar pada cakera tetap yang mempunyai skala utama lulus dalam 1º unit.

Dilampirkan ke cakera tetap adalah pembaris tetap, yang memiliki permukaan rujukan di mana bahagian yang akan diukur disokong.

Rajah 3. Goniometer ketepatan dan bahagiannya. Sumber: F. Zapata.

Berfungsi

Semua jenis goniometer mempunyai prinsip operasi yang sama, mari kita lihat:

Vernier, yang masuk pada cakera berputar, memiliki skala yang bergradasi ke kanan dan ke kiri, yang memungkinkan pengukuran dilakukan baik mengikut arah jam dan lawan jam.

Harus diingat bahawa resolusi atau penghayatan goniometer jenis ini adalah 5 min busur, yang ditunjukkan secara berangka kemudian.

Di tengah goniometer terdapat sekrup yang berfungsi sebagai paksi putaran dan penyangga kedudukan sudut. Beberapa goniometri ketepatan mempunyai roda tambahan, untuk mengawal putaran halus, sehingga dapat disesuaikan dengan lebih tepat pada potongan yang akan diukur.

Potongan tersebut diletakkan di antara peraturan pemboleh ubah dan peraturan tetap atau segiempat sama. Kedua-dua goniometer dan bahagian yang sudah diposisikan dilapisi untuk memastikan pemasangannya sempurna.

Sebaik sahaja lintasan cahaya antara bahagian dan permukaan rujukan pembaris atau persegi telah hilang, kedudukannya tetap dengan pengikat artikulasi atau skru pemasangan. Akhirnya, pengukuran dilakukan, langkah-langkahnya diperincikan di bawah:

Bagaimana goniometer digunakan?

Untuk menggunakan goniometer, objek yang sudut kecenderungannya akan diukur disatukan antara lembaran dan cakera goniometer, seperti yang ditunjukkan pada gambar 4. Di sana sudut yang akan diukur telah ditandai dalam fuchsia.

Rajah 4. Cara mengukur sudut dengan goniometer asas. sumber: F. Zapata.

Paralel hijau dan biru telah dilukis di atas gambar untuk membimbing pembaca. Sudut fuchsia bertentangan dengan bucu ke sudut kuning. Apabila anda mempunyai sudut bertentangan melalui bucu, ukurannya sama.

Sudut dalam warna kuning sama dengan oren, kerana mereka berada di antara garis hijau dan biru, yang selari. Setelah yakin akan perkara ini, pembacaan dibuat dengan segera dengan melihat petunjuk pada helaian.

Sudut kepingan yang akan diukur adalah sudut akut dan bacaan dibuat dari kiri ke kanan. Dalam gambar yang diperbesar, mereka membaca 48º.

Rajah 5. Pandangan ukuran yang diperbesar. Sumber: F. Zapata.

Sudah tentu, pembacaan boleh dilakukan dari kanan ke kiri, kerana terdapat skala ganda untuk itu. Melakukannya dengan satu cara atau yang lain bergantung pada objek yang akan diukur.

Kesalahan penghargaan

Semua instrumen pengukuran mempunyai penghargaan, yang merupakan pembahagian skala terkecil, dan pengukuran apa pun yang dibuat, sama ada dengan goniometer atau yang lain, akan selalu dipengaruhi oleh kesilapan.

Sebagai contoh, dalam goniometer sederhana yang baru kita lihat, pembahagian terkecil sepadan dengan 1º.

Kesalahan maksimum yang dapat dibuat dalam pengukuran yang dibuat dengan goniometer ini adalah lebih kurang penghargaan. Berdasarkan ini, pembacaan contoh dinyatakan sebagai:

Secara umum, penghayatan skala seperti ini dikira dengan memilih dua bacaan sewenang-wenangnya, dan mengira jumlah pembahagian antara mereka, seperti ini:

Bacaan dengan goniometer ketepatan

Goniometer ketepatan mempunyai vernier: skala kedua diletakkan pada disk yang boleh bergerak dan yang dapat dipindahkan di bawah skala utama. Vernier memungkinkan pembacaan yang lebih baik.

Seperti biasa, pengukuran yang dibuat dengan skala utama menghasilkan derajat dan dapat dilakukan searah jarum jam (dari kiri ke kanan) atau berlawanan arah jarum jam (dari kanan ke kiri), bergantung pada kemudahan.

Pembacaan pada skala utama dilakukan dengan prosedur yang dijelaskan di bahagian sebelumnya. 0 vernier bertindak sebagai petunjuk dalam kes ini.

Sekarang kita pergi ke pembacaan terakhir dengan vernier, yang akan memberi kita minit. Setiap bahagian bersamaan dengan 5´ (sudut sudut) dan juga dapat dibaca dari kiri ke kanan atau kanan ke kiri.

Untuk mencari ukuran, garis vernier yang paling sesuai dengan mana-mana garis skala tetap mesti dipilih, dan itu akan menjadi pecahan dalam darjah yang mesti ditambahkan untuk membaca lengkap.

Contoh bacaan 1

Sebagai contoh, mari kita lihat pembacaan gambar, dilakukan berlawanan arah jam. 0 vernier menunjukkan 64º (garis hijau).

Gambar 6. Contoh bacaan dari kanan ke kiri. Sumber: F. Zapata.

Sekarang mari kita lihat garis vernier yang paling sesuai dengan beberapa garis utama. Dalam gambar itu telah diketengahkan dalam fuchsia. Ini bertepatan dengan pembahagian nombor 30 pada skala vernier. Oleh itu sudut kami mengukur:

Mengenai penghayatan goniometer ini, ia tidak hanya bergantung pada skala utama, tetapi juga pada vernier. Goniometers biasanya mempunyai 12 atau 24 vernier bahagian pada setiap separuh. Contohnya mempunyai 12.

Ia dikira seperti berikut:

Dalam kes ini, pembahagian terkecil adalah 1º = 60 ´, dan pembahagiannya adalah 12:

Oleh itu pembacaan dilaporkan dengan cara ini:

Contoh bacaan 2

Sekarang mari kita cuba membaca mengikut arah jam.

Rajah 7. Bacaan goniometer diambil dari kiri ke kanan. Sumber: F. Zapata.

0 vernier bertepatan dengan 42º (warna oren), sementara pembahagian vernier yang paling baik bertepatan dengan mana-mana bahagian pada skala utama (warna biru pirus) sepadan dengan 20´. Oleh itu sudut yang diukur adalah:

Pembaca mungkin tertanya-tanya apa yang berlaku sekiranya tiada pembahagian yang sesuai. Apabila 0 vernier berada di tengah-tengah dua bahagian utama, pembahagian yang paling dekat dengan 0 diambil sebagai bacaan darjah. Pengukuran selebihnya dilakukan seperti yang telah dijelaskan

Selalu bergantung kepada orang yang membuat pengukuran untuk memilih bahagian yang paling sesuai. Dua orang yang mengambil ukuran yang sama boleh tidak setuju, tetapi hampir selalu pada ukuran yang baik.

Jenis goniometer

Goniometer Sejagat

Terdapat pelbagai reka bentuk. Yang ditunjukkan dalam rajah 8 terdiri daripada dua pembaris logam atau plastik berputar yang berputar bersama dengan separuh bulatan lulus. Objek yang sudutnya hendak diukur diletakkan di antara pembaris dan dibaca dari separuh bulatan lulus.

Goniometer yang ditunjukkan digunakan secara meluas untuk menentukan jarak gerakan sendi, atau jarak sendi bergerak dari kedudukan semula jadi ke gerakan maksimumnya.

Rajah 8. Goniometer mereka yang digunakan dalam perubatan untuk mengukur keupayaan sendi bergerak. Sumber: Wikimedia Commons. Sumber: Voxymoron

Elektrogoniometers

Ini adalah instrumen yang mengubah sudut yang akan diukur menjadi impuls elektrik. Ia digunakan secara meluas untuk mengukur jarak pergerakan sendi.

Goniometer gelembung

Seperti namanya, ia mempunyai gelembung meratakan, biasanya terletak di hujung salah satu lengan. Oleh kerana banyak pengukuran perlu menyelaraskan lengan ini dengan mendatar, ini memungkinkan pembacaan lebih dipercayai.

Rujukan

1. Calduch, E. Amalan Makmal. Kejuruteraan Proses Pembuatan. Universiti Catalunya. 20-22.
2. Bagaimanakah ia berfungsi. Bagaimana goniometer berfungsi. Dipulihkan dari: como-funciona.co.
3. Díaz del Castillo, F. Dimensi Metrologi. UNAM. Cuautitlán Fakulti Pengajian Tinggi. Dipulihkan dari: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4. 4) Ensiklopedia Britannica. Goniometer. Dipulihkan dari: britannica.com
5. Junta de Andalucía. Metrologi. Dipulihkan dari: juntadeandalucia.es.
6. Undang-undang dan formula matematik. Sistem pengukuran sudut. Dipulihkan dari: ingemecanica.com.
7. Goniometer. Dipulihkan dari: google.com.