ゴニオメーター：歴史、部品、操作、用途、タイプ - 物理的 - 2025

ゴニオメータは、 2つのビジュアルによって形成される角度を測定するために使用される装置です。この名前はギリシャ語の2つの単語に由来します。ゴニオは角度とメートルを意味し、測定の事実を指します。そこから、角度測定の科学であるゴニオメトリも導出されます。

角の量は、天文学、測量、地質学、医学、鉱物学、建築、工学などの分野の重要な部分です。高さ、距離、力、および多くの物理的特性には角度が含まれるため、それらの測定値は重要です。

図1.ユニバーサルゴニオメーター。出典：F. Zapata、

歴史

古代には、誰かが円周を度と呼ばれる360の等しい部分に分割するという考えを持っていました。しかし、オランダの医師であるRegnier Gemma Frisiusが最初にゴニオメーターを開発したのは1538年のことです。

角度は、円の中心となる共通点を持つ2つの光線の間の領域として定義されるため、その領域の測定値を決定する1つの方法は、段階的な円を使用することです。

したがって、基本的なデザインは平らな円であり、360ºまたは180 halfの半分の円の目盛りで目盛りが付けられています。定義に固執すれば、学校で使用されているような単純なプラスチック製の分度器は非常に基本的なゴニオメーターです。

分度器は、紙や板などの平らな面で角度を測定することができます。したがって、その可動範囲はかなり制限されています。

ゴニオメーターは、単純な分度器よりも高度です。測定の精度を高めるためにバーニアを組み込んだものや、距離を測定するための定規を組み込んだものもあります。また、平らでない面に置くためのアームもあります。

そのため、ゴニオメーターには多くの種類があり、その使用方法は使用する地域によって異なります。素材としては、プラスチック、合金鋼、アルミなど、一般的に軽量で丈夫です。

ゴニオメーターとは何ですか？

すでに述べたように、ゴニオメーターは、さまざまな状況で角度を測定するために使用されます。たとえば、身体の関節が作る角度は、その可動性を示します。同様に、建設では、天井、壁、ドア、および多数の要素の角度を測定する必要があります。

角度は私たちを取り巻くすべてのものに遍在するエンティティであるため、これらはほとんど無限であるので、これはいくつかのアプリケーションについてのみ言及します。

六十進法システム

六十進法システムは、円周を度（degrees）と呼ばれる360の等しい部分に分割することで構成されます。次に、各学位は分（ ´）に分割され、1分は60秒（´´）に分割されます。

このシステムは角度に適用され、時間の尺度としてもよく知られています。以下では、角度のみを参照します。

角度が度、分、秒で表される場合、それは複雑な単位で表されると言われます。しかし、すべてを度と度の分数で残すことを選択した場合、それは単純な尺度です。

たとえば、25º38´ 12´´の角度は複雑なメジャーですが、単純なメジャーの同じ角度は25.64ºです。ほとんどの関数電卓は、一方から他方にすばやく変換します。

部品

シンプルまたは従来のゴニオメーター

次の図に示すような単純なゴニオメーターは、次のもので構成されています。

・0〜180ºの目盛りが入った半円パーツ。

-本体、直径を占めるピース、スケールが付いた半円がその上に置かれます。

・読み取り針で終わるシート。

図2.基本的なゴニオメーターの部品。出典：F. Zapata

精密ゴニオメーター

より洗練されたバージョンは、精密ゴニオメーターで、ゴニオメーターの関節アームに取り付けられたスライディングルールがあります。

関節式アームは、バーニアまたはバーニアを含む回転ディスク上を進み、メインスケールが1º単位で目盛されている固定ディスク上を回転します。

固定ディスクには固定定規が取り付けられており、定規には測定面が支持される基準面があります。

図3.精密ゴニオメーターとその部品。出典：F. Zapata

機能している

すべての種類のゴニオメーターの動作原理は同じです。見てみましょう。

回転ディスク上にあるバーニアは、右と左の両方に目盛が付いているため、時計回りと反時計回りの両方で測定できます。

このタイプのゴニオメーターの分解能または評価は5分の弧であることに注意してください。これは数値的に後で示されます。

ゴニオメーターの中央には、回転軸と角度位置の固定具の両方として機能するネジがあります。一部の精密ゴニオメーターは、微回転を制御するために追加のホイールを備えているため、測定対象のピースに合わせてより正確に調整できます。

このピースは、可変ルールと固定ルールまたは正方形の間に配置されます。ゴニオメーターとすでに配置されているパーツの両方にキャンドルを取り付けて、完璧なフィットを確認します。

ピースと定規または正方形の基準面との間の光路が消えたら、関節固定具または固定ネジで位置を固定します。最後に、測定が実行されます。その手順の詳細は以下のとおりです。

ゴニオメーターはどのように使用されますか？

ゴニオメーターを使用するには、図4に示すように、傾斜角度を測定する対象物をゴニオメーターのシートとディスクの間に挟み込みます。そこで、測定する角度はフクシアでマークされています。

図4.基本的なゴニオメーターで角度を測定する方法。出典：F. Zapata。

読者をガイドするために、画像の上に緑と青の平行線が描かれています。フクシアの角度は、黄色の角度と頂点が反対です。頂点を通る反対の角度がある場合、それらは同じように測定されます。

黄色の角度は、平行な緑と青の線の間にあるため、オレンジと同じです。これを確信したら、シート上のインジケーターを観察することですぐに読み取りが行われます。

測定するピースの角度は鋭角であり、読み取りは左から右へ行われます。拡大画像では48度と表示されています。

図5.メジャーの拡大図。出典：F. Zapata

もちろん、読み取りは右から左に行うことができます。これには二重の目盛りがあるためです。どちらの方法で行うかは、測定するオブジェクトによって異なります。

鑑賞誤差

すべての測定機器には、スケールで最小の区分である感謝があり、ゴニオメーターまたはその他のいずれを使用して行われた測定でも、常に誤差の影響を受けます。

たとえば、今見た単純なゴニオメーターでは、最小の分割は1ºに対応します。

このゴニオメーターを使用して行われた測定で発生する可能性のある最大誤差は、多かれ少なかれ評価です。これによると、例の読みは次のように表されます。

一般に、このような尺度の評価は、次のように2つの任意の読み取り値を選択し、それらの間の分割数を数えることによって計算されます。

精密ゴニオメーターによる読み取り

精密ゴニオメーターにはバーニアがあります。2番目のスケールは可動ディスク上に配置され、メインスケールの下に移動できます。バーニアは、より細かい読み取りを可能にします。

いつものように、メインスケールで行われた測定は度単位で行われ、便利に応じて時計回り（左から右）または反時計回り（右から左）で行うことができます。

メインスケールでの読み取りは、前のセクションで説明した手順で実行されます。この場合、バーニアの0がインジケータとして機能します。

今、私たちはバーニアとの最後の読書に行きます、それは私たちに議事録を与えます。各区分は5´（分角）に相当し、左から右または右から左に読むこともできます。

測定値を見つけるには、固定目盛のラインのいずれかに最もよく一致するバーニアのラインを選択する必要があります。これは、完全な読み取り値を得るために追加する必要がある度数の割合になります。

読書例1

例として、図の読み取りを反時計回りに見てみましょう。バーニアの0は64º（緑の線）を示します。

図6.右から左への読み取りの例。出典：F. Zapata

次に、メインラインの1つに最もよく一致するバーニアのラインを見てみましょう。図では、フクシアで強調表示されています。バーニヤ目盛の分割数30と一致します。したがって、角度は次のように測定します。

このゴニオメーターの評価に関しては、それはメインスケールだけでなくバーニアにも依存します。ゴニオメーターは通常、各半分に12または24の分割バーニアがあります。例の1つは12です。

次のように計算されます。

この場合、最小の分割は1º= 60 ´で、分割は12です。

したがって、測定値は次のように報告されます。

読書例2

では、時計回りに読みましょう。

図7.左から右に取ったゴニオメーターの読み。出典：F. Zapata

バーニアの0は42º（オレンジ色）と一致し、メインスケール（ターコイズブルーの青色）の任意の分割と最もよく一致するバーニアの分割は20 'に対応します。したがって、測定された角度は次のとおりです。

読者は、部門が正確に一致しない場合はどうなるか疑問に思うかもしれません。バーニアの0が2つの主要な目盛りの真ん中にある場合、0に最も近い目盛りが度の読みとして使用されます。残りの測定はすでに説明したように行われます

最適な区分を選択するのは、常に測定を行う人次第です。同じ測定を行う2人の人が意見を異にする可能性がありますが、ほとんどの場合、精密測定を行います。

ゴニオメーターの種類

ユニバーサルゴニオメーター

複数のデザインがあります。図8に示すものは、回転する2つの金属製またはプラスチック製の定規で構成されており、目盛り付きの半円と一緒に回転します。角度を測定する対象物を定規の間に置き、目盛り付きの半円から読み取ります。

示されているゴニオメーターは、関節の動きの範囲、または関節がその自然な位置から最大の動きまで移動する距離を決定するために広く使用されています。

図8.関節で動く能力を測定するために医学で使用されるもののゴニオメーター。出典：ウィキメディア・コモンズ。ソース：ヴォクシーモロン

エレクトロゴニオメーター

測定する角度を電気インパルスに変換する装置です。関節の可動域の測定に広く使用されています。

バブルゴニオメーター

その名前が示すように、通常は片方の腕の端にある水平気泡があります。多くの測定ではこのアームを水平に合わせる必要があるため、これにより、より信頼性の高い読み取りが可能になります。

参考文献

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