Un goniómetro es un instrumento que mide un ángulo o permite rotar un objeto hasta una posición angular precisa. El término goniometría deriva de dos palabras griegas, γωνία (gōnía) ' ángulo ' y μέτρον (métron) ' medida '. [1] El transportador es un tipo de instrumento de uso común en los campos de la mecánica, la ingeniería y la geometría.
La primera descripción conocida de un goniómetro, basada en el astrolabio , fue realizada por Gemma Frisius en 1538.
Un transportador es un instrumento de medición , generalmente hecho de plástico transparente, que se utiliza para medir ángulos . Algunos transportadores son simples semidiscos o círculos completos. Los transportadores más avanzados, como el transportador de bisel, tienen uno o dos brazos oscilantes que se pueden usar para ayudar a medir el ángulo.
La mayoría de los transportadores miden los ángulos en grados (°). Los transportadores en escala de radianes miden los ángulos en radianes . La mayoría de los transportadores se dividen en 180 partes iguales. Algunos transportadores de precisión dividen los grados en minutos de arco . Un transportador dividido en centiturns normalmente se denomina " transportador de porcentaje ".
Un transportador de bisel es un transportador circular graduado con un brazo pivotante que se utiliza para medir o marcar ángulos. A veces se le colocan escalas Vernier para brindar lecturas más precisas. Tiene una amplia aplicación en el dibujo arquitectónico y mecánico, aunque su uso está disminuyendo con la disponibilidad de software de dibujo moderno o CAD .
Los fabricantes de herramientas también utilizan transportadores de bisel universales; como miden ángulos por contacto mecánico, se clasifican como transportadores mecánicos. [2] [3]
El transportador de bisel se utiliza para establecer y probar ángulos con tolerancias muy estrechas. Tiene una lectura de hasta 5 minutos de arco (5′ o 1/12 °) y puede medir ángulos de 0° a 450°.
El transportador de bisel consta de una viga, un cuadrante graduado y una cuchilla que está conectada a una placa giratoria (con escala Vernier) mediante una tuerca de mariposa y una abrazadera. Cuando los bordes de la viga y la cuchilla están paralelos, una pequeña marca en la placa giratoria coincide con la línea cero en el cuadrante graduado. Para medir un ángulo entre la viga y la cuchilla de 90° o menos, la lectura se puede obtener directamente del número de graduación en el cuadrante indicado por la marca en la placa giratoria. Para medir un ángulo de más de 90°, reste el número de grados que se indica en el cuadrante de 180°, ya que el cuadrante está graduado desde marcas cero opuestas hasta 90° en cada dirección.
Dado que los espacios, tanto en la escala principal como en la escala Vernier, están numerados tanto a la derecha como a la izquierda del cero, se puede medir cualquier ángulo. Las lecturas se pueden tomar tanto a la derecha como a la izquierda, según la dirección en la que se mueva el cero en la escala principal.
Antes de la invención del teodolito , se utilizaba el goniómetro en topografía . La aplicación de la triangulación a la geodesia fue descrita en la segunda edición (1533) de Cosmograficus liber de Petri Appiani como un apéndice de 16 páginas de Frisius titulado Libellus de locorum describendorum ratione . [4]
El radiogoniómetro Bellini-Tosi fue un tipo de radiogoniómetro que se utilizó ampliamente desde la Primera Guerra Mundial hasta la Segunda Guerra Mundial . Utilizaba las señales de dos antenas cruzadas, o cuatro antenas individuales que simulaban dos antenas cruzadas, para recrear la señal de radio en una pequeña área entre dos bucles de cable. El operador podía entonces medir el ángulo con la fuente de radio de destino realizando la radiogoniometría dentro de esta pequeña área. La ventaja del sistema Bellini-Tosi es que las antenas no se mueven, lo que permite construirlas del tamaño que se requiera.
La técnica básica sigue en uso, aunque el equipo ha cambiado drásticamente. Los goniómetros se utilizan ampliamente para fines militares y civiles, [5] por ejemplo, la interceptación de comunicaciones satelitales y navales en el buque de guerra francés Dupuy de Lôme utiliza múltiples goniómetros.
En cristalografía , los goniómetros se utilizan para medir ángulos entre las caras de los cristales. También se utilizan en difracción de rayos X para rotar las muestras. Las investigaciones pioneras del físico Max von Laue y sus colegas sobre la estructura atómica de los cristales en 1912 implicaron un goniómetro.
Los goniofotómetros miden la distribución espacial de la luz visible para el ojo humano (a menudo la intensidad luminosa ) en posiciones angulares específicas, cubriendo generalmente todos los ángulos esféricos.
El goniómetro se utiliza para documentar el rango de movimiento inicial y posterior, en las visitas por lesiones laborales y por parte de los evaluadores de discapacidad para determinar una discapacidad permanente. Esto sirve para evaluar el progreso y también para fines médico-legales. Es una herramienta para evaluar los signos de Waddell (hallazgos que pueden indicar una magnificación de los síntomas).
En fisioterapia, terapia ocupacional, ortesis y prótesis y entrenamiento atlético, un goniómetro mide el rango de movimiento de las extremidades y articulaciones del cuerpo. Estas mediciones ayudan a seguir con precisión el progreso en un programa de rehabilitación. Cuando un paciente tiene un rango de movimiento reducido, un terapeuta evalúa la articulación antes de realizar una intervención y continúa usando la herramienta para monitorear el progreso. El terapeuta puede tomar estas mediciones del rango de movimiento en cualquier articulación. Por lo general, requieren conocimientos sobre la anatomía del cuerpo, en particular los puntos de referencia óseos. Por ejemplo, al medir la articulación de la rodilla, el terapeuta coloca el eje (punto de rotación) en el epicóndilo lateral del fémur y alinea el brazo estacionario con el trocánter mayor del fémur . Finalmente, el terapeuta alinea el brazo móvil del goniómetro con el maléolo lateral del peroné y registra una medición utilizando la escala de grados en la parte circular de la herramienta. La precisión de lectura a veces es un problema con los goniómetros. Los problemas con la confiabilidad intramedida (entre medidas) e interevaluador (entre médicos) pueden aumentar a medida que disminuye la experiencia del examinador. Algunos estudios sugieren que estos errores pueden ser de entre 5 y 10 grados. [ cita requerida ]
Estos goniómetros vienen en diferentes formas que algunos sostienen que aumentan la confiabilidad. [6] [7] El goniómetro estándar universal es una herramienta de plástico o metal con incrementos de 1 grado. Los brazos no suelen tener más de 12 pulgadas de largo, por lo que puede ser difícil señalar con precisión el punto de referencia exacto para la medición. El goniómetro con brazo telescópico es más confiable: tiene un eje circular de plástico como un goniómetro clásico, pero con brazos que se extienden hasta dos pies en cualquier dirección.
Más recientemente, en el siglo XXI, los desarrolladores de aplicaciones para teléfonos inteligentes han creado aplicaciones móviles que proporcionan las funciones de un goniómetro. Estas aplicaciones (como Knee Goniometer y Goniometer Pro) utilizan los acelerómetros de los teléfonos para calcular los ángulos de las articulaciones. Investigaciones recientes respaldan estas aplicaciones y sus dispositivos como herramientas confiables y válidas con tanta precisión como un goniómetro universal. [8] [9] [10]
Los sistemas de captura de movimiento de terapia de rehabilitación modernos realizan la goniometría al menos midiendo el rango de movimiento activo. [11] Si bien en algunos casos la precisión puede ser inferior a la de un goniómetro, la medición de ángulos con un sistema de captura de movimiento es superior en situaciones dinámicas, en contraposición a situaciones estáticas. Además, el uso de un goniómetro tradicional requiere un tiempo valioso. En el contexto clínico, realizar mediciones manuales requiere un tiempo valioso y puede no ser práctico.
En la ciencia de superficies , un instrumento llamado goniómetro de ángulo de contacto o tensiómetro mide el ángulo de contacto estático , los ángulos de contacto de avance y retroceso y, a veces, la tensión superficial. El primer goniómetro de ángulo de contacto fue diseñado por William Zisman del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos en Washington, DC y fabricado por ramé-hart (ahora ramé-hart instrument company), Nueva Jersey, EE. UU. El goniómetro de ángulo de contacto manual original usaba un ocular con un microscopio. El goniómetro de ángulo de contacto actual usa una cámara y un software para capturar y analizar la forma de la gota, y es más adecuado para estudios dinámicos y avanzados.
Los goniómetros de ángulo de contacto también pueden determinar la tensión superficial de cualquier líquido en gas o la tensión interfacial entre dos líquidos cualesquiera. Si se conoce la diferencia de densidades entre los dos fluidos, la tensión superficial o la tensión interfacial se pueden calcular mediante el método de la gota colgante. Un instrumento avanzado a menudo llamado goniómetro/tensiómetro incluye herramientas de software que miden la tensión superficial y la tensión interfacial utilizando los métodos de gota colgante, gota colgante invertida y gota sésil, además del ángulo de contacto . Una balanza de adhesión centrífuga relaciona los ángulos de contacto con la adhesión de la gota a la superficie. Un goniorreflectómetro mide la reflectividad de una superficie en varios ángulos.
Un goniómetro de posicionamiento o platina goniométrica es un dispositivo que hace girar un objeto con precisión sobre un eje fijo en el espacio. Es similar a una platina lineal ; sin embargo, en lugar de moverse linealmente con respecto a su base, la plataforma de la platina gira parcialmente sobre un eje fijo por encima de la superficie de montaje de la plataforma. Los goniómetros de posicionamiento suelen utilizar un sinfín con una rueda helicoidal parcial fijada a la parte inferior de la plataforma de la platina que engrana con un sinfín en la base. El sinfín puede girarse manualmente o mediante un motor en sistemas de posicionamiento automatizados.
Los ángulos de corte incluidos de todo tipo de hojas de filo afilado se miden utilizando un goniómetro de reflexión láser. Desarrollado por la Cutlery and Allied Trades Research Association (CATRA) en el Reino Unido, una gama de dispositivos puede determinar con precisión el perfil del filo de corte, incluido un redondeo de la punta a ½°. El ángulo incluido de una hoja es importante para controlar su capacidad de corte y la resistencia del filo; es decir, un ángulo bajo produce un filo fino y afilado optimizado para cortar materiales más blandos, mientras que un ángulo grande produce un filo grueso que es menos afilado pero más fuerte, lo que puede ser mejor para cortar materiales más duros.
Las rasquetas usadas , provenientes de huecograbado y otros procesos de impresión y recubrimiento , se pueden inspeccionar con un goniómetro, generalmente con una fuente de luz incorporada, para examinar el filo de la rasqueta en busca de desgaste y ángulos correctos. Una diferencia en el ángulo con respecto al establecido en la máquina puede indicar una presión excesiva, y un rango de ángulos ("redondeo") probablemente indique una falta de rigidez o desgaste en el conjunto del soporte de la rasqueta.
