Goniômetro: história, peças, operação, usos, tipos - Ciência - 2023

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o goniômetro É o dispositivo usado para medir ângulos formados por dois visuais. O nome vem de duas palavras gregas: gonios, o que significa ângulo e metros, em referência ao fato de medir. Daí também deriva a goniometria, que é a ciência de medir ângulos.

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

História

Antigamente, alguém teve a ideia de dividir a circunferência em 360 partes iguais, chamadas de graus. Mas foi só em 1538 que o médico holandês Regnier Gemma Frisius desenvolveu um goniômetro, um instrumento derivado do astrolábio (um dispositivo usado para medir as elevações ou depressões de um objeto).

Visto que um ângulo é definido como a região entre dois raios com um ponto comum, que pode ser o centro do referido círculo, uma forma de determinar a medida dessa região é usando um círculo graduado.

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

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

O goniômetro é mais sofisticado do que um simples transferidor. Alguns incorporam um vernier, para maior precisão na medição e réguas para medir distâncias. Eles também têm braços para colocá-los em superfícies não planas.

É por isso que existem muitas variedades de goniômetros, cujo uso depende da área em que você usa. Em termos de materiais de fabricação, eles geralmente são leves e fortes, como plástico, liga de aço e alumínio.

Para que serve o goniômetro?

Como já dissemos, o goniômetro é usado para medir ângulos em uma grande variedade de situações, por exemplo, os ângulos feitos pelas articulações do corpo, que são indicativos de sua mobilidade. Da mesma forma, na construção, é necessário medir os ângulos em tetos, paredes, portas e uma infinidade de elementos.

Isso para citar apenas algumas aplicações, pois são quase infinitas, visto que os ângulos são entidades onipresentes em tudo que nos rodeia.

Sistema sexagesimal

osistema sexagesimal consiste em dividir a circunferência em 360 partes iguais denominadas graus (º). Por sua vez, cada grau é dividido em minutos (´) e um minuto é dividido em 60 segundos (´´).

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

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

Por exemplo, um ângulo que mede 25º 38´ 12´´ está em uma medida complexa, mas o mesmo ângulo em uma medida simples é 25,64º. A maioria das calculadoras científicas converte de um para o outro rapidamente.

Peças

Goniômetro simples ou tradicional

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

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

- O corpo, peça que ocupa um diâmetro, sobre a qual assenta o semicírculo com a escala.

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

Goniômetro de precisão

Uma versão mais sofisticada é o goniômetro de precisão, que possui uma régua deslizante presa ao braço articulado do goniômetro.

O braço articulado vai sobre o disco giratório, que contém um vernier ou vernier, e gira sobre o disco fixo que tem a escala principal graduada em 1º unidades.

Presa ao disco fixo está a régua fixa, que possui uma superfície de referência onde a peça a ser medida é apoiada.

Funcionamento

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

o vernier,que vai sobre o disco giratório, tem escala graduada tanto à direita quanto à esquerda, que permite que as medições sejam feitas tanto no sentido horário quanto no anti-horário.

Deve-se notar que a resolução ou apreciação deste tipo de goniômetro é de 5 min de arco, que é mostrado numericamente a seguir.

No centro do goniômetro há um parafuso que serve tanto como eixo de rotação quanto fixador da posição angular. Alguns goniômetros de precisão possuem uma roda adicional, para controlar o giro fino, de forma que possa ser ajustada com mais precisão à peça a ser medida.

A referida peça é colocada entre a régua variável e a régua fixa ou esquadro. Tanto o goniômetro quanto a parte já posicionada são velas para garantir que o encaixe seja perfeito.

Uma vez que qualquer passagem de luz entre a peça e a superfície de referência da régua ou esquadro tenha desaparecido, a posição é fixada com o fixador de articulação ou parafuso de fixação. Por fim, é realizada a medição, cujas etapas são detalhadas a seguir:

Como o goniômetro é usado?

Para a utilização do goniômetro, o objeto cujo ângulo de inclinação deve ser medido fica encravado entre a folha e o disco do goniômetro, conforme mostrado na figura 4. Nesse local o ângulo a ser medido foi marcado em fúcsia.

Paralelos verdes e azuis foram traçados sobre a imagem para guiar o leitor. O ângulo fúcsia é oposto pelo vértice ao ângulo amarelo. Quando você tem ângulos opostos através do vértice, eles medem o mesmo.

O ângulo em amarelo mede o mesmo que o laranja, pois estão entre as linhas verde e azul, que são paralelas. Uma vez convencido disso, a leitura é feita imediatamente, observando o indicador na folha.

O ângulo da peça a ser medida é um ângulo agudo e a leitura é feita da esquerda para a direita. Na imagem ampliada lêem 48º.

Claro, as leituras podem ser feitas da direita para a esquerda, pois há uma escala dupla para isso. Fazer isso de uma forma ou de outra depende do objeto a ser medido.

Erro de apreciação

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

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

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

L = 48 ± 1º

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

Apreciação = Leitura principal - leitura secundária / número de divisões.

Leituras com goniômetro de precisão

O goniômetro de precisão tem um vernier: uma segunda escala colocada em um disco móvel e que pode ser movida abaixo da escala principal. O nônio permite leituras mais precisas.

Como sempre, a medição feita com a escala principal resulta em graus e pode ser feita no sentido horário (esquerda para direita) ou anti-horário (direita para esquerda), dependendo da conveniência.

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

Agora vamos para a leitura final com o nônio, que nos dará a ata. Cada divisão é igual a 5 '(minutos angulares) e também pode ser lida da esquerda para a direita ou da direita para a esquerda.

Para encontrar a medida, deve-se selecionar a linha do nônio que melhor coincida com qualquer uma das linhas da escala fixa, e essa será a fração em graus que deve ser adicionada para obter a leitura completa.

Exemplo de leitura 1

A título de exemplo, vejamos a leitura da figura, feita no sentido anti-horário. O 0 do nônio indica 64º (linha verde).

Agora vamos examinar a linha do nônio que melhor corresponde a uma das linhas principais. Na figura, ele foi destacado em fúcsia. Ele coincide com a divisão número 30 na escala de nônio. Portanto, nosso ângulo mede:

PARA₁ = 64º 30’= 64.5º

Já a valorização deste goniômetro depende não só da escala principal, mas do nônio. Os goniômetros geralmente possuem 12 ou 24 verniers de divisão em cada metade. O do exemplo tem 12.

É calculado da seguinte forma:

Apreciação = menor divisão da regra principal / número de divisões do nônio

Neste caso, a menor divisão é 1º = 60 ´, e as divisões são 12:

Apreciação = 60´ / 12 = 5´

Portanto, a leitura é relatada desta forma:

PARA₁ = 64º (30 ± 5)´

Exemplo de leitura 2

Agora vamos tentar uma leitura no sentido horário.

O 0 do nônio coincide com 42º (cor laranja), enquanto a divisão do nônio que melhor coincide com qualquer uma das divisões da 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 corresponder exatamente. Quando o 0 do vernier está no meio de duas divisões principais, a divisão mais próxima de 0 é considerada a leitura de graus. O resto da medição é feito conforme já descrito

Fica sempre a cargo da pessoa que faz a medição selecionar as divisões que melhor combinam. Duas pessoas fazendo a mesma medição podem discordar, mas quase sempre na medição fina.

Tipos de goniômetro

Goniômetro universal

Existem vários designs. O mostrado na Figura 8 consiste em duas réguas giradas de metal ou plástico que giram juntas em um semicírculo graduado. O objeto cujo ângulo deve ser medido é colocado entre as réguas e lido no semicírculo graduado.

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

Eletrogoniômetros

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

Goniômetro de bolha

Como o próprio nome indica, possui uma bolha de nivelamento, geralmente localizada na extremidade de um dos braços. Visto que muitas medições precisam alinhar este braço com a horizontal, isso permite leituras mais confiáveis.

Referências

Calduch, E. Laboratory Practices. Engenharia do Processo de Fabricação. Universidade da Catalunha. 20-22.
Como funciona. Como funciona um goniômetro. Recuperado de: como-funciona.co.
Díaz del Castillo, F. Dimensional Metrology. UNAM. Faculdade de Estudos Superiores de Cuautitlán. Recuperado de: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4) Encyclopaedia Britannica. Goniômetro. Recuperado de: britannica.com
Junta de Andaluzia. Metrologia. Recuperado de: juntadeandalucia.es.
Leis e fórmulas matemáticas. Sistemas de medição de ângulo. Recuperado de: ingemecanica.com.
Goniômetro. Recuperado de: google.com.