le goniomètre C'est l'appareil utilisé pour mesurer les angles formés par deux visuels. Le nom vient de deux mots grecs: gonians, ce qui signifie angle et mètres, en référence au fait de mesurer. De là dérive également la goniométrie, qui est la science de la mesure des angles..
Les quantités angulaires sont une partie importante de disciplines telles que l'astronomie, l'arpentage, la géologie, la médecine, la minéralogie, l'architecture, l'ingénierie et bien d'autres. Les hauteurs, les distances, les forces et de nombreuses propriétés physiques ont des angles impliqués, de sorte que leur mesure est pertinente..
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Dans les temps anciens, quelqu'un avait l'idée de diviser la circonférence en 360 parties égales, appelées degrés. Mais ce n'est qu'en 1538 que le médecin néerlandais Regnier Gemma Frisius a développé pour la première fois un goniomètre, un instrument dérivé de l'astrolabe (un appareil utilisé pour mesurer les élévations ou les dépressions d'un objet)..
Puisqu'un angle est défini comme la région entre deux rayons avec un point commun, qui peut être le centre dudit cercle, une façon de déterminer la mesure de cette région consiste à utiliser un cercle gradué..
La conception de base est donc un cercle plat, gradué sur une échelle de 360 ° ou un demi-cercle, à 180 °. Un simple rapporteur en plastique, comme ceux utilisés à l'école, est un goniomètre très basique, si l'on s'en tient à la définition.
Le rapporteur est capable de mesurer des angles sur une surface plane, telle qu'un morceau de papier ou une planche. Son amplitude de mouvement est donc plutôt limitée.
Le goniomètre est plus sophistiqué qu'un simple rapporteur. Certains incorporent un vernier, pour une plus grande précision dans la mesure et des règles pour mesurer les distances. Ils ont également des bras pour les placer sur des surfaces non planes.
C'est pourquoi il existe de nombreuses variétés de goniomètres, dont l'utilisation dépend de la zone dans laquelle vous utilisez. En termes de matériaux de fabrication, ils sont généralement légers et solides, comme le plastique, l'acier allié et l'aluminium..
Comme nous l'avons dit, le goniomètre est utilisé pour mesurer des angles dans une grande variété de situations, par exemple les angles faits par les articulations du corps, qui sont une indication de leur mobilité. De même, dans la construction, il est nécessaire de mesurer les angles dans les plafonds, les murs, les portes et une multitude d'éléments.
Ceci pour ne citer que quelques applications, puisqu'elles sont presque infinies, puisque les angles sont des entités omniprésentes dans tout ce qui nous entoure..
le système sexagésimal consiste à diviser la circonférence en 360 parties égales appelées degrés (º). À son tour, chaque degré est divisé en minutes (') et une minute est divisée en 60 secondes (").
Ce système s'applique aux angles et est également très familier en tant que mesure du temps. Dans ce qui suit, nous nous référerons exclusivement aux angles.
Lorsqu'un angle est exprimé en degrés, minutes et secondes, on 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 25º 38 '12 "est en mesure complexe, mais le même angle en mesure simple est 25,64º. La plupart des calculatrices scientifiques convertissent rapidement entre l'une et l'autre..
Un simple goniomètre comme celui montré dans le diagramme suivant se compose de:
- Une partie semi-circulaire qui contient l'échelle graduée de 0 à 180 °.
- Le corps, une pièce qui occupe un diamètre, sur laquelle repose le demi-cercle avec l'échelle.
- La feuille se terminant par un pointeur de lecture.
Une version plus sophistiquée est le goniomètre de précision, qui a une règle coulissante attachée au bras articulé du goniomètre..
Le bras articulé va sur le disque rotatif, qui contient un vernier ou vernier, et tourne sur le disque fixe dont l'échelle principale est graduée en unités de 1º..
La règle fixe est attachée au disque fixe, qui a une surface de référence où repose la pièce sur laquelle l'angle sera mesuré..
Toutes les variétés de goniomètre ont le même principe de fonctionnement, voyons:
le vernier, qui va sur le disque rotatif, a une échelle graduée à la fois vers la droite et vers la gauche, ce qui permet d'effectuer des mesures à la fois dans le sens horaire et anti-horaire.
Il est à noter que la résolution ou l'appréciation de ce type de goniomètre est de 5 min d'arc, ce qui est indiqué numériquement plus tard..
Au centre du goniomètre se trouve une vis qui sert à la fois d'axe de rotation et de fixateur de la 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 fixe ou le carré. Le goniomètre et la pièce déjà positionnée sont bougies pour s'assurer que l'ajustement est parfait..
Une fois que tout passage de lumière entre la pièce et la surface de référence de la règle ou du carré a disparu, la position est fixée avec le fixateur d'articulation ou la vis de fixation. Enfin, la mesure est effectuée dont les étapes sont détaillées ci-dessous:
Pour utiliser le goniomètre, l'objet dont l'angle d'inclinaison doit être mesuré est coincé entre la feuille et le disque du goniomètre, comme le montre la figure 4. Là, l'angle à mesurer a été marqué en couleur fuchsia.
Des parallèles vert et bleu ont été dessinés sur l'image pour guider le lecteur. L'angle fuchsia est opposé à l'angle jaune au sommet. Quand il y a des angles opposés à travers le sommet, ils mesurent la même.
L'angle en jaune mesure le même que l'orange, car ils sont entre les lignes verte et bleue, qui sont parallèles. Une fois convaincu de cela, la lecture se fait immédiatement en observant l'indicateur sur la feuille.
L'angle de la pièce à mesurer est un angle aigu et la lecture se fait de gauche à droite. Dans l'image agrandie, ils lisent 48 °.
Bien sûr, les lectures peuvent être effectuées de droite à gauche, car il existe une double échelle pour cela. Le faire dans un sens ou dans l'autre dépend de l'objet à mesurer.
Tous les instruments de mesure ont une appréciation, qui est la plus petite division de l'échelle, et toute mesure effectuée, que ce soit avec le goniomètre ou avec tout autre, sera toujours affectée par une erreur..
Par exemple, dans le goniomètre simple que nous venons de voir, la plus petite division correspond à 1º.
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 s'exprime comme suit:
L = 48 ± 1º
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 elles, comme ceci:
Appréciation = lecture majeure - lecture mineure / nombre de divisions.
Le goniomètre de précision a un vernier: une deuxième balance placée sur un disque mobile et qui peut être déplacée sous la balance principale. Vernier permet des lectures plus fines.
Comme toujours, la mesure effectuée avec l'échelle principale se traduit par des degrés et peut être effectuée dans le sens des aiguilles d'une montre (de gauche à droite) ou dans le sens inverse (de droite à gauche), selon la convenance..
La lecture sur l'échelle principale est effectuée selon la procédure décrite dans la section précédente. Le 0 du vernier sert d'indicateur dans ce cas.
Nous passons maintenant à la lecture finale avec le vernier, qui nous donnera le procès-verbal. Chaque division est égale à 5 '(minutes angulaires) et peut également être lue de gauche à droite ou de droite à gauche.
Pour trouver la mesure, la ligne du vernier doit être sélectionnée qui coïncide le mieux avec l'une des lignes de l'échelle fixe, et ce sera la fraction en degrés qui doit être ajoutée pour avoir la lecture complète..
A titre d'exemple, voyons la lecture de la figure, effectuée dans le sens antihoraire. Le 0 du vernier indique 64 ° (ligne verte).
Regardons maintenant la ligne du vernier qui correspond le mieux à 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 du vernier. Donc, notre angle mesure:
À1 = 64 ° 30 '= 64,5 °
Quant à l'appréciation de ce goniomètre, elle dépend non seulement de l'échelle principale, mais du vernier. Les goniomètres ont généralement 12 ou 24 verniers de division dans chaque moitié. Celui de l'exemple a 12.
Il est calculé comme suit:
Appréciation = moindre division de la règle principale / nombre de divisions du vernier
Dans ce cas, la plus petite division est 1º = 60 ', et les divisions sont 12:
Appréciation = 60 '/ 12 = 5'
Par conséquent, la lecture est rapportée de cette manière:
À1 = 64 ° (30 ± 5) '
Maintenant, essayons une lecture dans le sens des aiguilles d'une montre.
Le 0 du vernier coïncide avec 42º (couleur orange), tandis que la division du vernier qui coïncide le mieux avec l'une des divisions de l'échelle principale (couleur bleu turquoise) correspond à 20 '. Par conséquent, l'angle mesuré est:
Àdeux = 42 ° (20 ± 5) '
Le lecteur peut se demander ce qui se passe si aucune division ne correspond exactement. Lorsque le 0 du vernier est au milieu de deux divisions principales, la division la plus proche de 0 est considérée comme la lecture en degrés. Le reste de la mesure se fait comme déjà décrit
Il appartient toujours à la personne effectuant la mesure de sélectionner les divisions qui correspondent le mieux. Deux personnes prenant la même mesure peuvent être en désaccord, mais presque toujours sur la mesure fine.
Il existe plusieurs modèles. Celui représenté sur la figure 8 se compose de deux règles en métal ou en plastique tournées qui tournent ensemble avec un demi-cercle gradué. L'objet dont l'angle doit être mesuré est placé entre les règles et lu dans le demi-cercle gradué.
Le goniomètre illustré est largement utilisé pour déterminer l'amplitude du mouvement de l'articulation, ou la distance parcourue par une articulation de sa position naturelle à son mouvement maximal..
C'est un instrument qui transforme l'angle à mesurer en une impulsion électrique. Il est largement utilisé pour mesurer l'amplitude des mouvements des articulations.
Comme son nom l'indique, il possède une bulle de nivellement, généralement située à l'extrémité de l'un des bras. Étant donné que de nombreuses mesures doivent aligner ce bras sur l'horizontale, cela permet des lectures plus fiables..
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