أنواع الأدوات الهندسية الرياضية
تعتبر قياسات الأبعاد الهندسية من الأساسيات في دراسة علمي الهندسة والرياضيات، وخاصة في مجالات الهندسة العملية والهندسة الإقليدية التي تعتمد على إنشاء الأشكال الهندسية. تتطلب القياسات الدقيقة توافر مجموعة من الأدوات الهندسية الرياضية، حيث يتسم كل من هذه الأدوات بشكل واستخدام خاص يتمثل في رسم أو قياس الطول أو العرض أو القطر.
توجد أدوات هندسية رياضية متعددة الأشكال والأنواع، سواء للاستخدام في القياس أو رسم الأشكال الهندسية مثل المثلثات أو الدوائر أو متوازيات الأضلاع أو المربعات. ويحتاج البدء في رسم الشكل الهندسي إلى ورقة بيضاء وقلم رصاص وممحاة. ومن بين الأدوات الهندسية الأكثر شيوعًا نجد المسطرة بمختلف أنواعها، المنقلة، الفرجار، الكوس، والمقسم.
أداة المسطرة
تعد أداة المسطرة (بالإنجليزية: Ruler) من الأدوات الأساسية في القياس الهندسي والرياضي، وهي الأكثر استخدامًا. تُعرف أيضًا بمقياس الخط، وتستخدم لقياس الأطوال وأبعاد الرسومات، ولرسم خطوط مستقيمة.
تُدرج جميع أنواع المساطر من الجوانب بالبوصة أو السنتيمترات أو المليمترات، والفاصل بين كل تدرج وآخر يُسمى علامة التجزئة. لاستخدام المسطرة، يجب وضع العلامة الصفرية عند بداية القياس ومحاذاة المسطرة مع الجسم المراد قياسه، ثم رسم خط أو قراءة القياس المطلوب بدءًا من علامة التجزئة الصفرية.
تنقسم مساطر القياس إلى عدة أنواع، منها:
مسطرة المكتب
تُعتبر مسطرة المكتب الأكثر شيوعًا وانتشارًا، ومُصنوعة من البلاستيك أو الخشب أو المعدن، وقد تكون شفافة أو غير شفافة. والغالب أن طولها يبلغ 30 سم، وتستخدم في القياس ورسم الخطوط، حيث تشير لمساحة قياس تتضمن البوصة على أحد الجانبين والسنتيمتر على الجانب الآخر.
مسطرة الخط
تستخدم مسطرة الخط في الطباعة ومع الطابعات، وتعتبر أكثر دقة من مسطرة المكتب، وتُصنع عادةً من الفولاذ المقاوم للصدأ، ويبلغ طولها أيضًا 30 سم.
المسطرة T
تُستخدم المسطرة T (بالإنجليزية: T-Square) من قبل المهندسين والمعماريين لخلق مخططات المباني والمشاهد الطبيعية. تعتبر الحاجة الأساسية لاستخدامها هي التحقق من صحة الزوايا، وغالبًا ما تُستخدم مع الفرجار أو المنقلة لتحديد الزوايا.
لإستخدام المسطرة T بشكل صحيح، يجب اتباع الخطوات التالية:
- الخطوة الأولى: وضع مربع المسطرة بزاوية قائمة على حواف منطقة الرسم، وتأمين المسطرة بشكل جيد لمنع انزلاقها.
- الخطوة الثانية: تثبيت مربع المسطرة باستخدام بُرغي خاص لمنع حركته وإتلاف الرسم، وفي كثير من الأحيان توضع المسطرة على نظام مثبت من البكرات لضمان الحركة الصحيحة.
- الخطوة الثالثة: رسم خطوط عمودية وزوايا أفقية متوازية، ثم قياس الأبعاد بدقة. يمكن استخدام منحنى المسطرة لرسم أشكال منحنية للمشاريع الأخرى.
- الخطوة الرابعة: وضع المسطرة على حواف الجدران أو الأجسام المطلوب قياس أبعادها بدقة، مع الحفاظ على الخطوط الرأسية ثابتة للحصول على قياسات دقيقة.
أداة المنقلة
تُستخدم المنقلة (بالإنجليزية: Protractor) في الرسم الهندسي، وهي أداة رئيسية لا يمكن الاستغناء عنها. استُخدمت لأول مرة في القرن الثالث عشر الميلادي لرسم الدوائر وتحليل الخرائط البحرية، ولا تزال تستخدم في رسم الدوائر وقياس الزوايا حتى اليوم.
تتكون المنقلة من نصف دائرة، وتدرج من صفر إلى 180 درجة، وتقسم لمجموعتين لكل من اليمين واليسار، بحيث يمكن القياس من أيٍ من الجانبين على النحو التالي:
- القياس من الجانب الأيمن: يجب استخدام القراءة الداخلية المُدرجة في المنقلة لقياس الزوايا والرسم باستخدام الجانب الأيمن.
- القياس من الجانب الأيسر: يلزم استخدام القراءة الخارجية لقياس الزوايا والرسم باستخدام الجانب الأيسر.
أداة الفرجار
يُستخدم الفرجار (بالإنجليزية: Calipers) لقياس المسافات بين الجوانب المُتناقضة للأجسام. يتمتع الفرجار بمجموعة متنوعة من الاستخدامات، بما في ذلك في المختبرات، والقطاع الطبي، وفي صناعة الطائرات ومحركات الفضاء.
تشمل أنواع الفرجار: الفرجار العادي، الفرجار الرقمي، الفرجار الزنبركي والفرجار المايكرومتري. يتكون الفرجار من ثلاث أجزاء رئيسية هي: الريشة، والطرفين الدوارين، والمدوار الكبير، ويستخدم وفقًا للخطوات التالية:
- الإمساك والتحريك: يجب الإمساك بفرجار طرفيه بشكل صحيح، وتحريك المدور الكبير لتوسيع أو تضييق القياسات.
- التدوير: تعتبر خطوة التدوير الأخيرة بعد الإمساك بالفرجار. يجب الحرص على أن يكون التدوير في اتجاه واحد ثابت وتسجيل جميع القراءات بدقة.
- قراءة القياس: يجب أن تكون قراءة قياسات الفرجار دقيقة للغاية لتحديد الأرقام الصحيحة والعشرية.
أداة الكوس
تعتبر مُثلثات الرسم الهندسية، المعروفة بالكوس أو مجموعة المربعات (بالإنجليزية: Set-squares)، أدوات مصنوعة من الخشب أو البلاستيك المقوى، شائعة الاستخدام. يتكون الكوس من نوعين رئيسين: مثلث قائم الزاوية بزاويتين 45 درجة، ومثلث قائم الزاوية بزاوية 60 و30 درجة.
يستخدم الكوس لرسم خطوط متوازية، وخطوط عمودية، وإنشاء زوايا قياسية. كما تتمثل طريقة استخدامه في الخطوات التالية:
- الخطوة الأولى: وضع حافة الكوس مقابلة للمسطرة، ورسم خط على طول أحد الحواف الأخرى.
- الخطوة الثانية: تحريك الكوس إلى موضع جديد مع الحفاظ على المسطرة ثابتة.
- الخطوة الثالثة: رسم خط واضح على نفس الحافة المستخدمة في الخطوة الأولى.
أداة المقسم
يُستخدم المُقسم (بالإنجليزية: Divider) كأداة لقياس المسافات وتمييزها ونقلها، وعادةً ما يستخدم للنقل الدقيق للأبعاد القياسية. يتكون من ساقين متصلتين على شكل الرقم سبعة، وفي نهاية كل من الساقين القابلتين للحركة توجد نقطة حادة.
يشبه المقسم أداة البوصلة في طريقة الاستخدام، لكن الاختلاف الرئيسي يكمن في أن البوصلة تُستخدم لتحديد الاتجاهات والمسافات البحرية، بينما يُستخدم المقسم لتحديد المسافات في الرسم.
