GONIOMETER: SEJARAH, SUKU CADANG, PENGOPERASIAN, PENGGUNAAN, JENIS - FISIK - 2025

The goniometer adalah perangkat yang digunakan untuk mengukur sudut yang dibentuk oleh dua visual. Nama tersebut berasal dari dua kata Yunani: gonios, yang berarti sudut dan meter, mengacu pada fakta pengukuran. Dari situ juga diturunkan ilmu goniometri, yaitu ilmu mengukur sudut.

Besaran sudut adalah bagian penting dari disiplin ilmu seperti astronomi, survei, geologi, kedokteran, mineralogi, arsitektur, teknik, dan banyak lagi. Ketinggian, jarak, gaya, dan banyak properti fisik memiliki sudut yang terlibat, sehingga pengukurannya relevan.

Gambar 1. Goniometer universal. Sumber: F. Zapata,

Sejarah

Di zaman kuno, seseorang memiliki ide untuk membagi keliling menjadi 360 bagian yang sama besar, yang disebut derajat. Tetapi baru pada tahun 1538, dokter Belanda Regnier Gemma Frisius pertama kali mengembangkan goniometer, alat yang diturunkan dari astrolabe (alat yang digunakan untuk mengukur ketinggian atau depresi suatu benda).

Karena sudut didefinisikan sebagai daerah antara dua sinar dengan titik yang sama, yang dapat menjadi pusat lingkaran tersebut, salah satu cara untuk menentukan luas daerah tersebut adalah dengan menggunakan lingkaran bertingkat.

Jadi desain dasarnya adalah lingkaran datar, berskala 360º atau setengah lingkaran, dengan 180º. Busur derajat plastik sederhana, seperti yang digunakan di sekolah, adalah goniometer yang sangat dasar, jika kita berpegang pada definisi.

Busur derajat mampu mengukur sudut pada permukaan datar, seperti selembar kertas atau papan. Jadi jangkauan geraknya agak terbatas.

Goniometer lebih canggih dari busur derajat sederhana. Beberapa memasukkan vernier, untuk ketepatan yang lebih besar dalam pengukuran, dan penggaris untuk mengukur jarak. Mereka juga memiliki lengan untuk meletakkannya di permukaan yang tidak rata.

Itulah sebabnya ada banyak jenis goniometer, yang penggunaannya bergantung pada area tempat Anda menggunakannya. Dari segi bahan pabrikan, umumnya ringan dan kuat, seperti plastik, baja paduan, dan aluminium.

Untuk apa goniometer?

Seperti yang telah kami katakan, goniometer digunakan untuk mengukur sudut dalam berbagai macam situasi, misalnya sudut yang dibuat oleh sambungan tubuh, yang merupakan indikasi mobilitasnya. Demikian pula, dalam konstruksi perlu mengukur sudut di langit-langit, dinding, pintu, dan banyak elemen.

Ini untuk menyebutkan hanya beberapa aplikasi, karena hampir tak terbatas, karena sudut adalah entitas yang ada di mana-mana dalam segala hal yang mengelilingi kita.

Sistem sexagesimal

Sistem sexagesimal terdiri dari membagi keliling menjadi 360 bagian yang sama yang disebut derajat (º). Pada gilirannya, setiap derajat dibagi menjadi menit (´) dan satu menit dibagi menjadi 60 detik (´´).

Sistem ini berlaku untuk sudut dan juga sangat dikenal sebagai pengukur waktu. Berikut ini kami akan merujuk secara eksklusif ke sudut.

Jika suatu sudut dinyatakan dalam derajat, menit, dan detik, maka sudut tersebut dinyatakan dalam ukuran kompleks. Tetapi jika Anda memilih untuk meninggalkan semuanya dalam derajat dan pecahan derajat, maka itu adalah ukuran yang sederhana.

Misalnya, sudut yang berukuran 25º 38´ 12´´ dalam ukuran kompleks, tetapi sudut yang sama dalam ukuran sederhana adalah 25,64º. Kebanyakan kalkulator ilmiah mengkonversi dari satu kalkulator ke kalkulator lainnya dengan cepat.

Bagian

Goniometer sederhana atau tradisional

Goniometer sederhana seperti yang ditunjukkan pada diagram berikut ini terdiri dari:

- Bagian setengah lingkaran yang berisi skala gradasi dari 0 hingga 180º.

- Tubuh, bagian yang menempati diameter, tempat bersandar setengah lingkaran dengan skala.

- Lembaran yang diakhiri dengan jarum indikator untuk membaca.

Gambar 2. Bagian-bagian goniometer dasar. Sumber: F. Zapata.

Goniometer presisi

Versi yang lebih canggih adalah goniometer presisi, yang memiliki aturan geser yang dipasang pada lengan artikulasi goniometer.

Lengan yang diartikulasikan berjalan pada disk yang berputar, yang berisi vernier atau vernier, dan berputar pada disk tetap yang memiliki skala utama dalam satuan 1º.

Dilampirkan ke disk tetap adalah penggaris tetap, yang memiliki permukaan referensi di mana bagian yang akan diukur didukung.

Gambar 3. Goniometer presisi dan bagian-bagiannya. Sumber: F. Zapata.

Berfungsi

Semua jenis goniometer memiliki prinsip pengoperasian yang sama, mari kita lihat:

Vernier, yang berjalan pada piringan yang berputar, memiliki skala yang bertingkat ke kanan dan ke kiri, yang memungkinkan pengukuran dilakukan searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam.

Perlu dicatat bahwa resolusi atau apresiasi goniometer jenis ini adalah busur 5 menit, yang ditampilkan kemudian secara numerik.

Di bagian tengah goniometer terdapat sekrup yang berfungsi sebagai sumbu rotasi dan pengikat posisi sudut. Beberapa goniometer presisi memiliki roda tambahan, untuk mengontrol putaran halus, sehingga dapat disesuaikan dengan lebih tepat ke potongan yang akan diukur.

Potongan tersebut ditempatkan di antara aturan variabel dan aturan tetap atau persegi. Baik goniometer dan bagian yang sudah diposisikan diberi lilin untuk memastikan kesesuaiannya sempurna.

Setelah jalur cahaya apa pun antara potongan dan permukaan referensi penggaris atau bujur sangkar telah hilang, posisinya diperbaiki dengan fiksator artikulasi atau sekrup pengencang. Akhirnya, pengukuran dilakukan, langkah-langkahnya dirinci di bawah ini:

Bagaimana goniometer digunakan?

Untuk menggunakan goniometer, benda yang sudut kemiringannya akan diukur dijepit di antara lembaran dan piringan goniometer, seperti yang ditunjukkan pada gambar 4. Di sana, sudut yang akan diukur telah ditandai dengan fuchsia.

Gambar 4. Cara mengukur sudut dengan goniometer dasar. sumber: F. Zapata.

Paralel hijau dan biru telah ditarik di atas gambar untuk memandu pembaca. Sudut fuchsia berlawanan dengan titik sudut ke sudut kuning. Saat Anda memiliki sudut yang berlawanan melalui puncak, ukurannya sama.

Sudut dengan warna kuning sama besarnya dengan warna oranye, karena berada di antara garis hijau dan biru yang sejajar. Begitu yakin akan hal itu, pembacaan segera dilakukan dengan mengamati indikator di lembar.

Sudut potongan yang akan diukur adalah sudut lancip dan pembacaan dilakukan dari kiri ke kanan. Dalam gambar yang diperbesar mereka membaca 48º.

Gambar 5. Tampilan ukuran yang diperbesar. Sumber: F. Zapata.

Tentu saja, pembacaan dapat dilakukan dari kanan ke kiri, karena ada skala ganda untuk itu. Melakukannya dengan satu atau lain cara tergantung pada objek yang akan diukur.

Kesalahan apresiasi

Semua alat ukur memiliki apresiasi, yang merupakan divisi terkecil pada skala, dan setiap pengukuran yang dilakukan, baik dengan goniometer atau lainnya, akan selalu dipengaruhi oleh kesalahan.

Misalnya, dalam goniometer sederhana yang baru saja kita lihat, pembagian terkecil sama dengan 1º.

Kesalahan maksimum yang dapat dilakukan dalam pengukuran yang dilakukan dengan goniometer ini kurang lebih adalah apresiasi. Menurut ini, pembacaan contoh tersebut dinyatakan sebagai:

Secara umum, apresiasi skala seperti ini dihitung dengan memilih dua bacaan sewenang-wenang, dan menghitung jumlah pembagian di antara keduanya, seperti ini:

Pembacaan dengan goniometer presisi

Goniometer presisi memiliki vernier: timbangan kedua ditempatkan pada disk yang dapat digerakkan dan dapat dipindahkan di bawah timbangan utama. Vernier memungkinkan pembacaan yang lebih baik.

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

Pembacaan pada skala utama dilakukan dengan prosedur yang dijelaskan pada bagian sebelumnya. 0 dari vernier bertindak sebagai indikator dalam kasus ini.

Sekarang kita menuju pembacaan terakhir dengan vernier, yang akan memberi kita menitnya. Setiap divisi setara dengan 5´ (menit sudut) dan juga dapat dibaca dari kiri ke kanan atau kanan ke kiri.

Untuk menemukan pengukuran, Anda harus memilih garis vernier yang paling cocok dengan garis mana pun pada skala tetap, dan itu akan menjadi pecahan dalam derajat yang harus ditambahkan untuk mendapatkan pembacaan yang lengkap.

Membaca contoh 1

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

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

Sekarang mari kita lihat garis vernier yang paling cocok dengan salah satu garis utama. Pada gambar itu telah disorot dalam fuchsia. Itu bertepatan dengan nomor divisi 30 pada skala vernier. Jadi ukuran sudut kami:

Adapun apresiasi goniometer ini, tidak hanya bergantung pada skala utama, tetapi juga pada vernier. Goniometer biasanya memiliki 12 atau 24 vernier divisi di setiap setengahnya. Yang di contoh memiliki 12.

Ini dihitung sebagai berikut:

Dalam hal ini, pembagian terkecil adalah 1º = 60 ´, dan pembagiannya adalah 12:

Oleh karena itu, pembacaan dilaporkan dengan cara ini:

Membaca contoh 2

Sekarang mari kita coba membaca searah jarum jam.

Gambar 7. Pembacaan goniometer diambil dari kiri ke kanan. Sumber: F. Zapata.

Angka 0 dari vernier bertepatan dengan 42º (warna oranye), sedangkan pembagian vernier yang paling cocok dengan salah satu divisi pada skala utama (warna biru kehijauan) sesuai dengan 20´. Oleh karena itu sudut yang diukur adalah:

Pembaca mungkin bertanya-tanya apa yang terjadi jika tidak ada pembagian yang sama persis. Jika angka 0 dari vernier berada di tengah dua divisi utama, divisi yang paling dekat dengan 0 diambil sebagai pembacaan derajat. Sisa pengukuran dilakukan seperti yang telah dijelaskan

Itu selalu tergantung pada orang yang melakukan pengukuran untuk memilih divisi yang paling cocok. Dua orang yang melakukan pengukuran yang sama bisa saja tidak setuju, tetapi hampir selalu pada pengukuran yang bagus.

Jenis goniometer

Goniometer Universal

Ada banyak desain. Yang ditunjukkan pada gambar 8 terdiri dari dua penggaris logam atau plastik yang diputar yang berputar bersama dengan setengah lingkaran bertingkat. Objek yang sudutnya akan diukur ditempatkan di antara penggaris dan dibaca dari setengah lingkaran yang bertingkat.

Goniometer yang ditunjukkan secara luas digunakan untuk menentukan rentang gerakan sendi, atau jarak perjalanan sendi dari posisi aslinya ke gerakan maksimumnya.

Gambar 8. Goniometer yang digunakan dalam pengobatan untuk mengukur kemampuan sendi bergerak. Sumber: Wikimedia Commons. Sumber: Voxymoron

Elektrogoniometer

Ini adalah instrumen yang mengubah sudut yang akan diukur menjadi impuls listrik. Ini banyak digunakan untuk mengukur rentang gerakan sendi.

Goniometer gelembung

Sesuai dengan namanya, ia memiliki gelembung leveling, biasanya terletak di ujung salah satu lengan. Karena banyak pengukuran perlu menyelaraskan lengan ini dengan horizontal, ini memungkinkan pembacaan yang lebih andal.

Referensi

1. Calduch, E. Praktik Laboratorium. Rekayasa Proses Manufaktur. Universitas Catalunya. 20-22.
2. Bagaimana cara kerjanya. Cara kerja goniometer. Diperoleh dari: como-funciona.co.
3. Díaz del Castillo, F. Metrologi Dimensi. UNAM. Fakultas Studi Tinggi Cuautitlán. Diperoleh dari: olimpia.cuautitlan2.unam.mx.
4. 4) Encyclopaedia Britannica. Goniometer. Diperoleh dari: britannica.com
5. Junta de Andalucía. Metrologi. Diperoleh dari: juntadeandalucia.es.
6. Hukum dan rumus matematika. Sistem pengukuran sudut. Dipulihkan dari: ingemecanica.com.
7. Goniometer. Dipulihkan dari: google.com.