معماری
ریزسنج

طرز استفاده از کولیس و ریز سنج

کولیس ورنیه دار یکی از مهمترین و پرمصرف ترین ابزارهای اندازه گیری طول است.

از قسمت های مختلف کولیس به منظور اندازه گیری ابعاد خارجی، داخلی و عمق سوراخ ها یا شیارها استفاده می شود.

تاریخچه کولیس

در سال ۱۹۴۹ فردی به نام میتوتویو اولین پروانه ساخت کولیس را کسب کرد و تولید آن را در همان سال در کارخانه میزونوکوچی (Mizonokuchi) در شهر کاوازاکی ژاپن شروع کرد. در سال ۱۹۵۳ کارخانه آن به اوتسونومیا (utsonomiya) انتقال یافته و تولید انبوه آن شروع شد
در سال ۱۹۵۶ این فرد اولین کسی بود که موضوع استفاده از فولاد ضد زنگ را برای ساخت کولیس مطرح کرد. ۷ سال بعد در سال ۱۹۶۳ میتوتویو  بیش از یک میلیون کولیس تولید کرد. در همان سال تولید کولیس ساعتی آغاز شد و به دنبال آن کولیس‌های دیجیتالی و سپس کولیسهای ضد زنگ که در مقابل آب و روغن مقاوم بودند تولید شد. کولیس‌های کار سنگین که طول ۴۵۰ میلیمتر و بیشتر را اندازه‌گیری می‌کنند از سال ۱۹۶۱ ساخته شدند. امروزه کولیس‌هایی که طول ۲۰۰۰ میلیمتر را اندازه‌ می‌گیرند نیز تولید می‌شود. بدنه این نوع از کولیس‌ها از فیبرهای کربنی است تا سبک باشند و معضل بزرگ این کولیس‌ها که سنگینی آنها است را بدین‌گونه رفع کرده‌اند.

طرز کار کولیس ورنیه

کولیس از ترکیب یک خط کش مدرج و یک ورنیه متحرک درست شده است. خط کش ورنیه دارای دو شاخک است شاخک‌های کوچک برای اندازه گیری قطر داخلی و شاخک‌های بزرگ برای اندازه گیری قطر خارجی اجسام بکار می‌رود.

خط کش برحسب میلیمتر مدرج شده ورنیه دارای درجه بندی کوچکی است که اغلب شامل ۱۰ قسمت بوده و معادل ۹ میلیمتر است. با این نوع کولیس یه آسانی می‌توانیم تا میلیمتر را اندازه بگیریم.

روش کار با کولیس

۱- اندازه گیری قطر یا طول

جسمی را که منظور تعیین طول یا قطر خارجی آن است در بین شاخک‌های ثابت و متحرک بزرگ قرار می‌دهند بطوری که هر دو شاخک با بدنه جسم تماس داشته باشند سپس به کمک ورنیه و خط کش اندازه طول یا قطر گلوله را تعیین می‌کنند. درجات را از روی خط کش (عددی که صفر ورنیه در مقابل آن قرار دارد و یا از آن گذشته است) و کسر درجات را از روی ورنیه می‌خوانند برای کسر درجات ، درجه ای از درجات ورنیه را پیدا می‌کنند که درست در برابر یکی از درجات خط کش قرار گرفته است.

۲- اندازه گیری قطر داخلی

برای اندازه گیری قطر داخلی مثلا قطر یک لوله دو شاخک بالایی را در داخل لوله فرو می‌برند و ورنیه را آنقدر جابجا می‌کنند تا دو شاخک با جدار داخلی لوله تماس پیدا کنند. کولیس را تا حدی در داخل لوله می‌چرخانند تا دو شاخک بر قطر لوله منطبق گردد. در این حالت قطر داخلی را با روش قبلی از روی خط کش و ورنیه می‌خوانند.

 

دقت کولیس ورنیه دار : ( میلیمتری و اینچی)

شرح آزمایش معمول و متداول در کتاب درسی دبیرستان:

یکی از انواع ورنیه نوعی است که طول آن ۹ میلیمتر است و آنرا به ۱۰ قسمت مساوی تقسیم کرده اند. اگر صفر ورنیه بر صفر خط‌کش اصلی منطبق باشد، اولین درجه ورنیه، ۰٫۱mm قبل از درجه ۱mm، دومین ۰٫۲mm قبل از ۲mm و به همین ترتیب دهمین درجه بر میلیمتر نهم خط‌کش منطبق است.

برای محاسبه طول یک جسم توسط کولیس، جسم را داخل آن قرار میدهیم. نقطه انتهایی جسم لزوماً در مقابل یکی از درجات خط‌کش اصلی قرار نمی‌گیرد، بنابراین درجه ای از خط‌کش را که صفر ورنیه از آن گذشته یادداشت می‌کنیم و برای تعیین کسر درجات باید ببینیم که کدام درجه ورنیه بر یکی از درجات خط‌کش اصلی منطبق است،‌اگر درجه i ام ورنیه بر یکی از درجات خط‌کش اصلی منطبق باشد، در نوعی از ورنیه که در بالا شرح آن گذشت، کسر درجات برابر خواهد بود. دلیل این امر در زیر آمده است:

درجه i ام کولیس بر خط‌کش منطبق است، فرض کنیدA C برابر میلیمتر باشد که  باید ثابت شود که x=i.

برای این منظور طول AB را به دو روش حساب می کنیم از روی کولیس و از روی خط‌کش:

مقدار AB از روی کولیس می‌شود:  ۰٫۹i چون هر واحد کولیس ۹/۰ واحد خط‌کش است.

طول AB از روی خط‌کش می‌شود:

که n تعدادواحد های خط‌کش وعددی طبیعی است:(جزء صحیح ۰٫۹i همان n است .)

دقت اندازه گیری کولیس های ورنیه دار به دقت خط کش مدرج و تعداد تقسیمات ورنیه روی کشوی آنها بستگی دارد.

 

فرض کنید دقت خط کش کولیس ( یعنی  کوچکترین درجه ی آن ) dباشد . ورنیه معمولا به این صورت طراحی می شود که طولی برابر با ( N-1) برابر d   را به   قسمت تقسیم می کنند .  در اینجا P  و N  اعداد صحیح اند . در این صورت طول هر درجه ی ورنیه است . حال اگر درجه ی q  ورنیه دقیقا  بر خط کش منطبق شود ، طول اضافه ای که به دست می آید .

 

است. بنابراین ، دقت ورنیه می شود که همان کوچکترین درجه ی خط کش(d) تقسیم بر تعداد قسمت های ورنیه( )است .

به بیان ساده تر دقت انواع کولیس های ورنیه دار را می توان از رابطه زیر بدست اورد:

a= دقت خط کش مدرج

b= تعداد تقسیمات ورنیه

c= دقت کولیس

در کولیس های میلیمتری معمولاً دقت خط کش مدرج ۱ میلیمتر و تعداد تقسیمات ورنیه آنها ۱۰،۲۰ویا ۵۰ است. که با توجه به رابطه بالا دقت اندازه گیری آنها به ترتیب ۱/۰ ، ۰۵/۰ و ۰۲/۰ میلیمتر خواهد شد.

ریز سنج( میکرومتر )

 ضخامت ورقه‌های نازک و سیم‌های نازک را با اسبابی به نام ریز سنج اندازه می‌گیرند، این اسباب از ترکیب یک پیچ و یک مهره مدرج ساخته شده است. در این وسیله ، مهره استوانه‌ای است تو خالی که سطح خارجی آن مدرج شده است. این استوانه به کمانی متصل است در انتهای دیگر کمان زایده‌ای وجود دارد که به آن سندان می‌گویند.
پیچ در داخل کلاهکی قرار دارد و در داخل مهره حرکت می‌کند، کلاهک پیچ بر روی سطح خارجی مهره جابجا می‌شود. در صورتی که پای پیچ میلیمتر باشد دور کلاهک پیچ به پنجاه قسمت و اگر پای پیچ یک میلیمتر باشد دور کلاهک پیچ به صد قسمت تقسیم می‌شود به آن قسمت از پیچ که از داخل مهره خارج شده و در داخل کمان جابه جا می‌گردد زبانه می‌گویند.

اگر پیچ یک دور بپیچد در نوع اول زبانه ریزسنج نیم میلیمتر جابجا می‌شود بنابراین وقتی پیچ به‌اندازه یک درجه بپیچد دهانه ریزسنج به ‌اندازه یک صدم میلیمتر باز یا بسته می‌شود. بنابراین با استفاده از ریزسنج دقت‌اندازه گیری تا میلیمتر بالا می‌رود.

روش کار ریز سنج

برای اندازه گیری جسم مورد نظر را از بین زبانه و سندان قرار می‌دهند و پیچ کلاهک آنقدر می‌چرخانند تا جسم با زبانه و سندان تماس پیدا کند. برای چرخاندن کلاهک پیچ ، پیچ مرز گرد را می‌پیچانند پس از تماس با زبانه با جسم ، پیچ هرز گرد صدا می‌کند. با شنیدن صدا عمل پیچاندن را متوقف می‌کنند. در غیر این صورت از حساسیت اسباب کاسته می‌شود. درجات میلیمتر را از روی مهره و درجات صدم میلیمتر  را از روی کلاهک پیچ می‌خوانند. درجه‌ای از کلاهک پیچ خوانده می‌شود که در امتداد خط افقی مهره قرار دارد. ریز سنج ها (میکرومترها )نیز مانند کولیس دو نوع میباشند که آنها را میکرومترهای اینچی و میکرومترهای میلیمتری می نامند .

دقت میکرومتر های میلیمتری تامیلیمتر می باشند.

دقت میکرومتر های اینچی تااینچ می باشند.

در حالت کلی دقت ریز سنج (میکرومتر) از رابطه زیر بدست می آید:

تعداد تقسیمات روی استوانه M  / گام پیچ = دقت ریز سنج

 

پاسخ دهید