DE600213C - Winkelmesser - Google Patents

Winkelmesser

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DE600213C
DE600213C DET42781D DET0042781D DE600213C DE 600213 C DE600213 C DE 600213C DE T42781 D DET42781 D DE T42781D DE T0042781 D DET0042781 D DE T0042781D DE 600213 C DE600213 C DE 600213C
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DE
Germany
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cosine
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DET42781D
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ALOIS THOMAS
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ALOIS THOMAS
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C1/00Measuring angles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43LARTICLES FOR WRITING OR DRAWING UPON; WRITING OR DRAWING AIDS; ACCESSORIES FOR WRITING OR DRAWING
    • B43L13/00Drawing instruments, or writing or drawing appliances or accessories not otherwise provided for
    • B43L13/001Mathematical drawing instruments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43LARTICLES FOR WRITING OR DRAWING UPON; WRITING OR DRAWING AIDS; ACCESSORIES FOR WRITING OR DRAWING
    • B43L13/00Drawing instruments, or writing or drawing appliances or accessories not otherwise provided for
    • B43L13/001Mathematical drawing instruments
    • B43L13/002Angle intersecting devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/02Rulers with scales or marks for direct reading
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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Description

  • Winkelmesser Die Erfindung betrifft einen kurvenförmigen Winkelmesser für das Zeichnen und Bestimmen von Winkeln, der gleichzeitig auch zur Winkelunterteilung und für verschiedene andere Zwecke verwendet werden kann. Derartige Winkelmesser sind an sich bekannt. Es ist z. B. vorgeschlagen worden, als Umrißlinie eine archimedische Spirale zu verwenden, um die Winkelmessung in eine Längenmessung umzuwandeln. Ebenso ist es bekannt, die Abwicklung eines Kreisbogens als Umrißlinie zu verwenden, um den Winkelmesser auch zum Winkelteilen brauchbar zu machen.
  • Der vorliegende Winkelmesser unterscheidet sich von den bekannten durch die besondere Wahl der Kurvengleichung seiner Umrißlinie. Die Umrißlinie verläuft erfindungsgemäß nach einer Kurve, deren mathematisches Gesetz, in Polarkoordinaten ausgedrückt, durch die Gleichung y = yo - cos (8 - n) bestimmt ist. Die gerade Linie y. ist frei wählbar; sie bestimmt die Größe des Winkelmessers. 8 ist der jeweilige Winkel zwischen der Geraden yo und der Geraden y; n ist eine Konstante, deren Wert zwischen o und cxD liegen kann. Essollen jedoch für n die Werte o,i und oo ausgenommen sein, da sie entweder zu einer nicht brauchbaren Form (n = oo gibt eine gerade Linie) oder zu einer bekannten Form (n = o und n = i geben Kreise) führen.
  • Ein Winkelmesser mit einer Umrißlinie entsprechend der oben angegebenen Gleichung bietet gegenüber dem Bekannten in verschiedenen Richtungen große Vorteile. Mit einem solchen Winkelmesser kann man auch Winkel mit beliebig kleiner Schenkellänge messen. Dies ist mit den bekannten kurvenförmigen Winkelmessern nur bedingt möglich. Ein weiterer Vorzug des Winkelmessers ist, daß sich die Teilung und Vervielfachung eines Winkels in wesentlich einfacherer Weise bewirken läßt als bisher. Wird z. B. ein Winkelmesser mit mehreren Kurven für verschiedene Werte von n-verwendet, so ist sogar nur durch Schlagen eines Kreisbogens das Ablesen beliebiger Teile bzw. beliebiger Vielfache des Winkels möglich.
  • Der Winkehnesser kann ferner ohne besondere Hilfsmittel als Kosinus- oder Sinustabelle benutzt :werden. Zwar ist es bekannt, Winkelmesser mit zusätzlichen Skalen für diese Werte zu versehen, die Umrißlinie des Winkelmessers der Erfindung hat aber den Vorzug, den Verlauf dieser Funktionen sinnfällig wiederzugeben, ein Umstand, der für Unterrichtszwecke von wesentlicher Bedeutung ist.
  • Auch, als Präzisionslängenmeßinstrument kann der Winkelmesser infolge der geringen Abnahme der Länge der Vektoren benutzt werden. Wählt man die Strecke yo gleich der Einheit, so kann die Länge der zu messenden Strecken auf Bruchteile von Millimetern an der Skala abgelesen werden.
  • In der Fig. i der Zeichnung ist der Verlauf der Umrißlinien für die Werte n = o,1/0, 1/511/41 1/3, 1/2, i, 2, 3, 4@ 5, 6 und oo dargestellt. In der Fig.2 ist der Verlauf der vorstehend angegebenen Funktion für n = 1/c0 angegeben. Die Fig. 3 und 4 stellen eine praktisch bevorzugte Ausführungsform des Winkelmessers für n =: 1/3 dar.
  • In Fig. 3 ist die Winkelteilung von o bis 270° eingetragen. Die Strecke y0 ist gleich Zoo mm, die Größe der Polarkoordinate y nimmt also von Zoo mm auf o ab. Es können daher theoretisch alle Winkel mit Schenkellängen von o mm an damit bestimmt werden. Wenn die Genauigkeit der Winkelmessung mit abnehmender Länge der Strecke y0 abnimmt, so trägt dies dem natürlichen Umstand Rechnung, daß Winkel mit kurzer Schenkellänge nicht so genau gemessen werden können wie Winkel mit langen Schenkeln. Es bleibt jedoch der Vorteil, daß sie mit ein und demselben Winkelmesser gemessen werden können.
  • Ein Winkelmesser, deren Umrißlinie nach dem oben angegebenen Gesetz verläuft, kann gleichzeitig auch für verschiedene andere Zwecke benutzt werden. Es soll dies an Hand des Winkelmessers für n = 1/3 erläutert werden.
  • Die gerade Kante des Winkelmessers kann als Lineal und mit Millimeterteilung versehen, wie es in Fig. 3 geschehen ist, auch als Maßstab benutzt werden.
  • Der Winkelmesser kann ferner als Ersatz für eine - Sinus- und Kosinustäbelle ausgebildet werden. Wählt man nämlich die -Länge der Strecke y0 gleich der Einheit, wie dies in Fig. 3 und 4 geschehen ist, so gibt die Strecke y stets den Kosinus des dazugehörigen Winkels (sz # ö), also im vorliegenden Falle den von 8i3. In Fig.-4 sind die Kosinuswerte eingetragen und auf einen Halbkreis die dazugehörigen Winkelwerte; die stets entsprechend n = 1/3, 1/3 des wirklichen Winkels betragen. Der Gebrauch der Tabelle geht ohne weiteres aus der Zeichnung hervor.
  • Die Ablesung kann entweder mit Hilfe eines Lineals oder unter Benutzung der auf der anderen Seite des Winkelmessers aufgetragenen Winkelverteilung erfolgen. Zu bemerken ist, daß im ersteren Falle für das Ablesen der Kosinuswerte der Winkel über 6o' die Winkelteilung im ersten Quadranten des Halbkreises benutzt werden kann, wobei für das Ablesen der Kosinuswerte der Winkel 6o' dem Winkel o ° und der Winkel go ° dem Winkel 3o.° entspricht. In der Zeichnung sind die Tabellenwerte nur so weit eingetragen, wie es zum Verständnis der Tabelle erforderlich ist.
  • Die Tabelle kann natürlich ohne weiteres zum Ablesen der Sinuswerte benutzt werden, da cos Die Genauigkeit der Ablesung kann durch Verwendung kleinerer Werte für die Konstanten gesteigert werden, wie dies ohne weiteres aus der Betrachtung der Fig. 2 für n = 1/b0 hervorgeht.
  • Der Umstand, daß die Länge der Radien y sinnfällig den Verlauf der Kosinus- oder Sinusfunktion wiedergibt, kann für Unterrichtszwecke ausgenutzt werden. In diesem Falle wird man eine Teilung und eine Angabe der Kosinuswerte nicht vorsehen, sondern die Bestimmung der Kosinuswerte an Hand der Winkelteilung mit dem Lineal vornehmen lassen.
  • Die Genauigkeit der Ablesbarkeit ist eine sehr hohe, wenn sie naturgemäß auch, mit zunehmendem Winkel abnimmt. -Es ist jedoch auch bei großen Winkelwerten noch eine Bestimmung des Kosinuswertes auf drei Stellen erreichbar, was der Rechenschiebergenauigkeit entspricht. Sie wächst bis auf fünf Stellen bei kleinen Winkeln bzw. bei großen Winkeln für die entsprechenden Sinuswerte.
  • Es ist natürlich nicht notwendig, die Länge der Strecke y0 gleich der Einheit zu machen. Weicht man davon ab, so ist nur die Einführung einer entsprechenden Konstanten erforderlich.
  • Infolge der geringen Abnahme der Länge der Strecke y ist es weiter möglich, den Winkelmesser außerdem als Feinmeßinstrument für die Längenmessung zu benutzen. Diese Längenmessung kann auch zur Kontrolle der Winkelmessung herangezogen werden.
  • Der Verlauf der Umrißlinie des Winkelmessers erfolgt, von der geraden Strecke abgesehen, nach einer Kurve. Diese Kante des Winkelmessers kann daher als Kurvenlineal benutzt werden. , Schließlich. kann der Winkelmesser zur Teilung oder .Verdoppelung jedes Winkels ohne Hilfe eines Zirkels benutzt werden,. wobei der Teilungs-oder Verdoppelungsfaktor durch die Größe des Wertes n bestimmt ist, der der Kurve des Winkelmessers zugrunde gelegt ist. Mit einem Winkelmesser nach Fig. 3 oder 4 ist beispielsweise die Dreiteilung eines Winkels möglich. Das Verfahren dafür ist sehr einfach und geht schneller vor sich als die Halbierung eines Winkels mit Zirkel und Lineal. Es soll an Hand eines praktischen Beispieles erläutert werden.
  • In Fig. 3 ist beispielsweise ein Winkel ö = 6o' angenommen, der in drei gleiche Teile unterteilt werden soll. Der eine Schenkel des Winkels soll sich mit der Geraden y0 decken, der andere ist gestrichelt gezeichnet, soweit er durch den Winkelmesser verdeckt wird. Entsprechend der Annahme deckt er sich mit dem Teilstrich 6o' des Winkelmessers. Für die Teilung ist jetzt nur nötig, auf. dem Schenkel den Schnittpunkt mit der Kurve zu markieren und diesen Punkt mit dem Schnittpunkt der über dem Nullpunkt hinaus verlängerten Geraden y0 mit der Kurve zu verbinden. Diese Verlängerung ist gleichfalls gestrichelt eingezeichnet, ebenso wie die Verbindungslinie. Der Winkel, den diese Verbindungslinie mit der Geraden y0 bzw. ihrer Verlängerung einschließt, beträgt im vorliegenden Falle 40'. Eine Parallele zu dieser Linie durch den Nullpunkt gezogen, teilt also einen Winkel von 2o', also 1/3 des ganzen Winkels ab. Zum Nachweis dafür, daß der Winkel zwischen der Verbindungslinie und der Geraden y. stets 2/3 des jeweiligen Winkels b beträgt, oder mit anderen Worten, daß der Winkel zwischen dem freien Schenkel des Winkels und der Verbindungslinie 1/3 b ist, sind in Fig. 3 die Seiten des durch die vorbeschriebene Konstruktion entstandenen Dreieckes mit a, b, c die Winkel mit a, ß, y bezeichnet worden. Es gilt mit diesen Bezeichnungen die für ebene Dreiecke bekannte Beziehung Es ist y = i8o - b und entsprechend dem Kurvengesetz b = y = y, # cos a/3 oder, da y. = 2 a (cos 6o' = 1/2) ist, so ist b = ?'a . cos s/3. Es ist dann Dividiert man diese Gleichung mit tg a/3 bzw. dem entsprechenden Wert so erhält man Da b als Außenwinkel gleich a + ß, ist ß = 2/3 b, also im vorliegenden Falle gleich 40 '. Die Parallele zur Seite c teilt also einen Winkel von 2o° ab.
  • Für Kurven mit anderen Winkeln als n gelten ähnliche Beziehungen.
  • Der Winkelmesser nach Fig. i wird mit Vorteil dann benutzt, wenn in einfacher Weise beliebige Teile und Vielfache eines Winkels bestimmt werden sollen. Wünscht man z. B. von einem Winkel den dritten Teil und das 4/3fache dieses Winkels zu bestimmen, so braucht man nur, ausgehend von dem Mittelpunkt des Winkelmessers, einen Kreisbogen mit dem Abstand vom Mittelpunkt bis zum Schnittpunkt des freien Schenkels des Winkels mit der Kurve für n = 1/3 zu schlagen, und der Schnittpunkt dieses Kreisbogens mit den Kurven für n = i und für n = 1/4 geben die Lagen der Vektoren für den dritten Teil bzw. für das 4/3fache des Winkels.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Winkelmesser mit kurvenförmiger, beispielsweise spiralförmiger Einteilungslinie, dadurch gekennzeichnet, daß die Einteilungslinie nach der Polarkoordinatengleichung y = yo - cos (b # n) verläuft, in welcher Gleichung n einen zwischen o und co liegenden Wert, zweckmäßig den Wert 1/3 hat, jedoch nicht einen der Werte o oder i oder oo.
  2. 2. Winkelmesser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelmesser auf seiner Rückseite mit einer Kosinus- bzw. Sinusteilung versehen ist, die den Kosinuswert des n-fachen Winkels und den Sinuswert des Winkels (go ° - b - n) wiedergibt.
  3. 3. Winkelmesser nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß er entsprechend der Fig. i bei einem Umriß n = o beliebig viele Kurven mit verschiedenen -n-Werten als Aufriß erhält.
DET42781D 1933-07-19 1933-07-19 Winkelmesser Expired DE600213C (de)

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DET42781D DE600213C (de) 1933-07-19 1933-07-19 Winkelmesser

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DET42781D DE600213C (de) 1933-07-19 1933-07-19 Winkelmesser

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DE600213C true DE600213C (de) 1934-07-21

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ID=7561356

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DE (1) DE600213C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4068380A (en) * 1975-06-24 1978-01-17 Spijker Willem Van Device for dividing an angle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4068380A (en) * 1975-06-24 1978-01-17 Spijker Willem Van Device for dividing an angle

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