Goniómetro

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Es de gran importancia conocer todo sobre el goniómetro, el cual es un instrumento de medición que en sus inicios fué muy utilizado para el conocimiento de la elevación que posee el Sol y la hora diaria.

También es muy usado, cuando se tienen previos conocimientos de trigonometría, para poder sacar lados y obtener los datos deseemos sacar.

Además, una de sus versiones, es conocida como el transportador universal, que por lo general es fabricado en plástico.

Cabe destacar que, es comúnmente llamado como sextante, el cual es un instrumento que sustituyó al astrolabio para la utilización en la medición de la posición que poseía un buque.

¿Qué es un Goniómetro?

El goniómetro es un instrumento que tiene forma de círculo con una graduación de 180° a 360° o de un semicírculo, el cual es muy utilizado para las mediciones o construcciones de ángulos.

El nombre deriva de la combinación de 2 palabras en griego; la primera palabra tiene como significado ángulo y la segunda mitad se encuentra en estrecha relación con las medidas.

En pocas palabras, es una herramienta utilizada para determinar medidas de ángulos. Posee un dial giratorio que se encuentra sobre el eje de simetría, lo que le permite medir los valores angulares.

Características del manómetro

  • Ajuste delicado
  • Posee una división mínima de 5 minutos (5’) o de 1/12 de grado
  • Está hecho de acero inoxidable
  • Tiene un rango para medir de 360°
  • Incluye una lupa del vernier magnificadora
  • Es un dispositivo utilizado para medir ángulos de tipo agudos
  • Es analógico
  • Su escala se encuentra graduada del cero hasta 60 minutos en la derecha e izquierda
  • Su cuadrante está graduado de igual forma hasta 90°

¿Quién inventó el goniómetro?

Saber quién fue el inventor de este importante instrumento es muy difícil de determinar, debido a que una serie de científicos dieron inicio a diferentes goniómetros.

Podría decirse que el comienzo de dicho invento se dio gracias a Arnould Carrangeot, debido a que fue el que inventó el goniómetro primitivo. Y el inventor del goniómetro moderno fue WH Wollaston.

En 1780 Jean Baptiste Romé de l’Isle dio a conocer el primer goniómetro, llamado “de contacto”. Este era un instrumento bastante grosero que solo era funcional para mediciones grandes en su ámbito.

¿Cuándo se inventó el goniómetro?

Dada las circunstancias anteriores de que no es posible determinar quién inventó el goniómetro, es igual de complicado para saber cuándo. A pesar de esto, se podría basar en la primera aparición del instrumento, el goniómetro primitivo en el año de 1780.

En 1809 W.H. Wollaston describió el goniómetro óptico por primera vez, con la intención de poder medir ángulos con más precisión entre los planos de las caras de los cristales que no iban más allá de un par de milímetros.

En 1874 William Hallowes Miller dio el primer paso para el goniómetro de dos círculos, montando un goniómetro sobre otro. Sin embargo, fue en 1890 cuando Evgraf Stepánovich Fiodorov desarrolló el primer goniómetro óptico de dos círculos.

Historia del goniómetro

En 1780, Arnould Carrangeot, por un encargo dado por su jefe Jean Baptiste Rome de I’Isle, logra desarrollar una herramienta primitiva para mediciones de ángulos entre las caras que poseen los cristales mientras ocurre el proceso para elaborar modelos de cristales para la colección que poseía Isle.

Este instrumento poseía dos secciones que se encontraban articuladas, las cuales se colocaban a las caras adyacentes que tiene el cristal y se logró medir el ángulo que había entre ellos. Tenía precisión de más o menos 15 minutos.

Durante el año de 1809, el químico inglés William Hyde Wollaston, dio a conocer el goniómetro óptico, el cual hace uso del reflejo de la luz. Su cristal se encuentra unido en un eje giratorio horizontal que a su vez está conectado a un círculo graduado.

En el momento en que gira el círculo, la segunda superficie que posee el goniómetro proyecta el rayo de luz a la misma dirección.

Tiempo después se le agregó un espejo a este goniómetro, con el objeto de mejorar la reflexión de la luz. El goniómetro óptico posee una precisión de 5°.

Los goniómetros verticales aparecen en el año de 1843 por Eilhard Mitscherlich. Su nombre se debe a que este instrumento que posee una alta precisión con un círculo en dirección vertical y un telescopio que se encuentra unido a la base.

Con respecto a los que poseen círculo horizontal, aparecen a inicios del año de 1839 por Jacques Babinet y en su estructura se observaban dos telescopios que estaban unidos.

Su precisión era de 30 segundos y representaba un gran avance en la mejora del anterior goniómetro hablado.

El goniómetro moderno, fue inventado en 1874 por el reconocido WH Miller, el cual consiste dos círculos, que son capaces de realizar más mediciones sin el montaje del cristal.

En 1800 se desarrolló uno con tres círculos, pero eran de poco uso, debido a que eran más costosos y difíciles de ajustar.

Partes del goniómetro

El goniómetro se encuentra muy bien conformado y estructurado de la siguiente manera:

  1. Base para sustentar que está compuesta de tres tornillos para nivelar y lograr colocar de forma horizontal.
  2. Círculo fijo azimutal, que se encuentra graduado y sirve para la medición de los ángulos horizontales.
  3. Estructura alidada o móvil, la cual está girando por el círculo fijo azimutal, posee además, el círculo de alturas o cenital, también conocido como eclímetro.
  4. Anteojo ubicado en la alidada anterior, móvil dentro de la alidada en un plano vertical, por lo que, en conjunto de dicho movimiento y de la propia estructura móvil, puede apuntar o colimar al punto del espacio que deseamos señalar.

Alrededor de la alidada, se encuentra girando el eje vertical o principal; alrededor del anteojo está girando el Eje secundario u horizontal; y por último, en coincidencia con el eje geométrico que posee el anteojo, se observa el Eje de puntería o colimación.

Sin embargo, se habla de que el goniómetro está hecho de acero inoxidable, pero también hay existencia del goniómetro hecho de plástico, el cual se encuentra compuesto por muchas piezas fabricadas de este material.

Fundamentalmente, permiten medir un eje y el rango de movimiento. Se reconoce mayormente en la utilización de terapeutas para determinar el rango de movimiento de alguna articulación.

Elementos independientes y propios del goniómetro

Los elementos independientes son la señalización y el trípode (formado por tres patas que se pueden extender y un estribo para clavarse en el suelo).

Los elementos propios del goniómetro son la plomada óptica, la plataforma nivelante, los niveles, los anteojos, tornillos de presión y coincidencia, elementos angulares, ángulos horizontales y verticales y micrómetro.

¿Cómo funciona el goniómetro?

Es de muy fácil y rápida utilización. Para una correcta utilización del mismo, se debe colocar la regla apoyándose con el extremo que se ajuste mejor al ángulo que se desea determinar.

Se debe ejercer un pequeño apoyo del instrumento en el ángulo que se encuentra después de éste o en posición perpendicular, por así decirlo.

El goniómetro tiene un cuadrante que está graduado del cero hasta 90 grados a la derecha y a la izquierda por igual. La escala utilizada del vernier, se encuentra igualmente graduada hasta 60 minutos.

Se hace uso de los minutos porque son medidas angulares y con la práctica se domina la técnica. Un grado está dividido en sesenta partes iguales, éstas serán llamadas minutos.

Es decir, en lugar de decir que tenemos 0,35 grados, se debe de leer que el ángulo mide 0 grados 35 minutos. Fácilmente se deduce que 60 minutos son equivalentes a un grado.

¿Cómo usar el goniómetro?

Su uso consiste en el tipo de goniómetro que se esté utilizando, de acuerdo a lo que se quiera tomar la medida de los grados.

En este caso se tiene el uso de un goniómetro de planos, los cuales son los más regulares, usados regularmente en el área de trigonometría y fisioterapia.

Para tomar medidas con un goniómetro se tiene que colocar la regla sobre el plano de manera que mejor se ajuste al ángulo que se quiere medir, mientras que se apoya perpendicularmente el ángulo contiguo de este.

  1. Es necesario tener las tuercas de la herramienta un poco sueltas para tener mejor acomodado el instrumento en la pieza, con el objetivo de tener un manejo más sencillo y un mejor deslizamiento.
  2. Cuando se tengan bien posicionado el instrumento, obtendremos el ángulo que deseábamos obtener.

Las graduaciones que posee representan 5 minutos. Se puede medir cualquier ángulo, si se toma en cuenta que la lectura del vernier se debe de hacer de igual forma en la dirección del transportador, es decir, derecha o izquierda partiendo del cero.

Uso del goniometro
Uso del goniómetro digital para medir ángulos de inclinación

Se sabe que doce graduaciones en la escala utilizada del vernier están ocupando el mismo espacio que ocuparía de 23 graduaciones o 23 grados en el cuadrante que tiene el transportador dentro; tomando en consideración que la graduación del vernier es de 5 minutos menos que la de dos graduaciones que en el transportador.

Asimismo, si en la escala del vernier tiene una graduación cero y llega a coincidir con una de las graduaciones que están en el cuadrante del transportador, el resultado de la lectura se dará en grados exactos.

Sin embargo, si otra graduación perteneciente al cuadrante del vernier coincide con otra del transportador, se debe de multiplicar por 5 minutos el número de graduaciones del vernier.

Recomendaciones para el uso del goniómetro

Además, debe de sumarse a la cantidad de grados que se leyeron entre los ceros, en la escala del vernier y en el cuadrante del transportador.

Si se desea utilizar para la medición de la movilidad de una articulación, se debe de colocar el instrumento sobre algún punto fijo de dicha articulación.

Seguidamente el paciente debe realizar movimientos en la parte del cuerpo dependiendo de las indicaciones del médico para obtener una medición precisa del movimiento máximo que el paciente puede realizar.

¿Para qué sirve el goniómetro?

  • Como anteriormente se ha mencionado, el goniómetro sirve para las mediciones de ángulos en grados, para determinar la elevación del Sol, para calcular la hora del día y para la aplicación en la trigonometría.
  • Sin embargo, si hablamos del goniómetro de plástico, el mismo sirve para obtener mediciones exactas en diferentes materias como la trigonometría.
  • Tiene una importante utilización en el campo de la medicina para obtener mediciones en los movimientos que ejercen las articulaciones.

La lectura de los goniómetros es igual a la de cualquier instrumento de medición que utiliza la escala de nonio, donde el cero es el indicativo de la escala principal y el segundo valor representado por una línea que coincida con ésta.

Sirve para usos militares y para las diferentes áreas de la ciencia para mediciones, como en topografía, radiodifusión, las comunicaciones, cristalografía, entre otras ciencias y técnicas donde es de gran ayuda.

Tipos de goniómetros

goniometro
Goniómetro digital Absolute.

Hay una gran variedad de estos instrumentos, entre ellos podemos observar los que poseen solamente el círculo graduado, la regleta graduada (para medir distancias), un dial giratorio con nonio (para medidas con mayor precisión).

También hay existencia del universal, con escala de nonio, escuadra universal, digital, digital multifuncional, imantado, con torquimetro y para dedos.

Además de estos, existen una serie de goniómetros para diferentes áreas de utilización, entre ellos tenemos:

Goniómetro universal

Es el más general entre sus tipos. El goniómetro universal posee las partes básicas y más características de un goniómetro: su base, el disco graduado, la regleta, el cuerpo principal y sus diferentes elementos de fijación.

Goniómetro audio

Utilizado para mediciones de la cantidad de sonido estéreo que se encuentra en una determinada señal. Muy usado para producciones de sonido por ingenieros especializados en el área.

Goniómetros de comunicaciones

Ubica la dirección y el ángulo donde se originan los datos de comunicaciones que llegan mediante señales. Muy utilizado por el ejército y diferentes organismos de inteligencia.

Al encontrar e interrumpir en las transmisiones de entrada y salida, el instrumento es capaz de interceptar una señal, siendo posible escuchar la transmisión.

Goniómetros de cristalografía

Permite realizar mediciones del ángulo que se observan en las diversas superficies del cristal. Dicha información posee una cantidad de aplicaciones determinada en la identificación de los tipos de rocas o minerales.

Goniómetros terapéuticos

Utilizado por terapeutas y físicos ocupacionales para realizar mediciones del rango de movimiento en las articulaciones de los pacientes mientras están en una sesión terapéutica.

Es de mucha ayuda para controlar y poder medir el progreso de cada paciente para saber el avance del tratamiento o las terapias aplicadas para dicho problema.

Goniómetros científicas

Son usados para Ciencias de la tierra o la física con el fin de realizar mediciones de tensión superficial. También son denominados como goniómetros de ciencia-ángulo.

Goniómetro de plástico

Este es un tipo de goniómetro utilizado regularmente en planos. Consiste en un círculo de donde se desprenden dos reglas rectangulares de las cuales una gira y la otra se mantiene fija. Es el más accesible y común entre sus tipos.

Goniómetro con escala nonio

La diferencia de este es el simple hecho de tener una escala más pequeña en el disco giratorio graduado. Son aquellos que se utilizan para tomar medidas con mejor precisión.

Goniómetro con escuadra universal

Este posee un juego de cabeza extra y un transportador. Los cuales al ser utilizados en conjunto hacen la función de un goniómetro.

Goniómetro digital

A pesar de ser digital a este goniómetro no le falta ninguna parte del goniómetro universal, posee sus tornillos de fijación, regleta y escuadra. En él solo cambia la escala graduada, la cual es reemplazada por una pantalla digital que indica la medida.

Goniómetro digital multifuncional

Es básicamente un instrumento al que se le incluye la función de un nivel y un goniómetro a su vez.

Goniómetro imantado

Este es utilizado principalmente en la industria automotriz, debido a que se requiere presión de tornillos en su modo de uso.

Goniómetro con torquímetro

Es mayormente utilizado en el área mecánica y sirve para ajustar los pernos de cabeza de motor.

Goniómetro para dedos

Utilizado en el área de la medicina, este sirve para la medición de articulaciones sumamente pequeñas.

Por otra parte, se tiene que los tipos de goniómetros también se pueden clasificar según las áreas en que se utilicen. Por ejemplo:

Goniómetros de posicionamiento

Estos consisten en dispositivos que son integrados en las maquinarias industriales para un corte o funcionamiento preciso de acuerdo a su labor. Son cada vez más comunes y utilizados en la actualidad en distintos sistemas.

Goniómetros de ciencia de superficie

Este tipo de goniómetros son utilizados en la ciencia, comúnmente integrados a microscopios electrónicos con el fin de calcular ángulos de contacto en los líquidos.

Importancia del goniómetro

Es de gran relevancia conocer la importancia que nos proporciona este instrumento, el cual es muy utilizado en diferentes ramas de la ciencia para muchos usos. Una de sus utilizaciones es en al ámbito técnico.

Tiene una gran importancia en las matemáticas en el cálculo de ángulos precisos, además de las mediciones de ángulos en los cristales para la cristalografía.

Con respecto al campo de la medicina y fisioterapia, es preciso su uso en cuanto al diagnóstico de malformaciones o lesiones, así como ver el progreso de las mismas.

En el área de telecomunicaciones ha ayudado a mejorarla notoriamente. Es preciso señalar que en este campo se dio un gran avance implementando el uso de los goniómetros durante la Segunda Guerra Mundial.

Época en la cual fueron utilizados por las fuerzas aéreas y los servicios de espionaje que se enviaban a Europa. Años más tarde, terminada la guerra, continuaron siendo primordiales para las misiones de espionaje clandestinas.

Sin embargo, hoy en día son más requeridos en el área de telecomunicaciones para el manejo del alcance de sus redes y mejorar las señales de recepción.

Igualmente su importancia radica principalmente en el área de los cálculos, estando en éstas su principal función. Acá podemos destacar la ingeniería, la arquitectura y matemáticas. Áreas en las cuales la medición de ángulos, junto al estudio de la trigonometría son una de las básicas para las mismas.

Finalmente, tiene una importancia en el campo de la medicina, debido a que si el médico desea revisar si algún paciente posee ausencia de movilidad en las articulaciones, utiliza el goniómetro y mide la amplitud que tiene el movimiento.

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