Для чего используется циркуль
Циркуль. Виды и конструкция. Применение и как выбрать. Особенности
Циркуль – узкоспециализированный инструмент для черчения правильных окружностей, также используемый для измерения расстояния или переноса длин при разметке. В основном применяется в геометрии, черчении, картографии.
Как устроен циркуль
Конструкция циркуля может отличаться в зависимости от его назначения. В самом распространенном варианте он состоит из 5 деталей:
Держатель – это центральный элемент циркуля. Он представляет собой штырь с насечками, за который и осуществляется непосредственный захват инструмент во время работы. При прорисовке окружностей вращение циркулем выполняется за счет проворачивания держателя пальцами.
У циркуля 2 штанги, имеющие поворотный узел крепления к держателю. За счет этого возможно их разведение практически до 180 градусов. Увеличивая расстояние между штангами можно повышать радиус прорисовываемой окружности.
На конце штанг имеются наконечники. Один представляет собой иглу, а второй пишущую насадку. Первая может быть не снимаемой или заменяемой. Она менее острая, чем иголка для шитья. Задача иглы выступать точкой отсчета. Она ставится в центр будущей окружности и за счет остроты слегка погружается в поверхность. Это исключает ее сдвиг при проворачивании циркуля. В момент вращения пишущий наконечник чертит на поверхности идеальную окружность, начало которой и конец припадают на одну точку.
Пишущая насадка циркуля может представлять собой механизм крепления под установку грифеля диаметром 2 или 0,5 мм. Инструмент для школьников обычно предусматривает толстый грифель, так как он лучше переносит механическое давление. Тонкая насадка 0,5 мм более точная, она рисует четкую линию, что важно при выполнении чертежей. Также бывают циркули с зажимами, в которые можно вставить карандаш, шариковую ручку, рапидограф.
Конструкция циркуля предусматривает жесткий механизм фиксации положения штанг. Наличие в нем люфта привело бы к несовпадению начала и конца окружности. Нужно отметить, что такое случается при использовании дешевого инструмента, особенно при отсутствии должного опыта пользования циркулем.
Как пользоваться
В основном циркуль используют для рисования правильных окружностей, а также быстрой разметки отрезков одинаковой длины. В отличие от линейки шаблона с внутренними окружностями, он является регулируемым и более компактным.
Чтобы начертить циркулем круг определенного диаметра, необходима линейка. Требуется развести штанги инструмента настолько, чтобы расстояние между иголкой и пишущим грифелем составляло половину диаметра, то есть радиус. Затем иголка прижимается к поверхности в месте центра будущего круга. После этого нужно провернуть циркуль на 360 градусов, чтобы его пишущая насадка прочертила окружность.
В момент черчения необходимо держать инструмент строго за держатель. Давление на штанги не допускается, так как это может повлечь их сдвиг друг от друга. Как следствие правильная окружность не получится.
Также с помощью циркуля можно чертить равные отрезки. Нужно растянуть штанги инструмента так, чтобы расстояние между иголкой и пишущим наконечником было требуемым для переноса. К примеру, их можно установить в начале и конце отрезка, который необходимо скопировать. Чтобы перенести эти показатели, необходимо углубить иголку циркуля на новом месте и оставить на поверхности штрих пишущей насадкой. Далее эти точки соединяются линией, проведенной по линейке. Этот способ переноса расстояния очень точный, так как при его использовании отсутствует округление данных.
Это базовые приемы использования циркуля для черчения. Также существуют более сложные способы его применения. С помощью инструмента осуществляется измерения расстояний по картам, прокладка маршрутов и т.д.
В целом циркуль это рабочий инструмент для людей разных профессий:
В каждой из профессий вариации использования циркуля различаются. Так, к примеру, капитаны судов могут использовать его для прокладки маршрутов, черчения радиуса поисковой или спасательной операции и т.д.
Виды циркулей
Как уже упоминалось раньше, конструкция циркуля может быть адаптирована под определенную специфику работы. Даже самый обычный инструмент для черчения предлагается в различных размерах. Так для детей младших классов производят циркули длиной 12 см. Их размера достаточно, чтобы чертить окружности в тетради. Для средней и старшей школы делают инструмент 12-14 см. Для выполнения черчения на ватманах производятся образцы 15 см и больше.
Кроме размера циркули отличаются по фактическому назначению. Для каждого из них делается свой вариант инструмента с отдельным названием.
Существуют следующие разновидности циркулей:
Чертежный циркуль – это классический инструмент, на одном конце которого закрепляется игла, а на втором грифель или карандаш. Это самая выпускаемая модель, так как применяется каждым школьником для обучения на уроках геометрии и черчения.
Разметочный, также называют делительный и измерительный. Это инструмент, на конце штанг которого имеется по игле, то есть им невозможно выполнить черчение видимой окружности. Его применяют для переноса расстояния с чертежа на деталь. Острые иглы из закаленной стали циркуля хорошо царапают дерево и металлы. Этого достаточно, чтобы видеть края разметки. У этого инструмента нередко предусматривается фиксирующий винт. С его помощью можно закрепить штанги неподвижно, поэтому они не поменяют свое положение даже если уронить циркуль.
Кронциркуль для наружных измерений достаточно узнаваемый инструмент. Его особенность в характерных дугообразных штангах. Они также в большинстве случаев предусматривают наличие фиксирующего винта. Заостренные концы кронциркуля в сведенном положении штанг сомкнуты, при этом центральная часть ножек разведена. Это позволяет добраться инструментом, для измерения расстояния, в труднодоступные места. Кронциркуль просто фиксирует зазор или дистанцию между точками. После этого ее можно замерить линейкой, или просто перенести на заготовку. Этим инструментом пользуются слесари, также он традиционно применяется бондарями при изготовлении деревянных бочек.
Кронциркуль для внутренних измерений отличается от наружного тем, что оснащается ровными штангами, наконечники которых разведены в противоположную сторону относительно друг к другу. Этот инструмент используют для измерения ширины и диаметра пазов, отверстий и прочих углублений. С ним можно определить внутреннее сечение труб и т.д. Ножки кронциркуля помещаются внутрь и разводятся в стороны, пока не упрутся остриями в стенки углубления. Таким образом, получаются точные данные, которые невозможно замерить линейкой. Прибор может также оснащаться винтом для фиксации. Обычно его используют токари, фрезеровщики, автомеханики, слесари.
Штангенциркуль – это циркуль, вобравший в себя линейку, а также кронциркуль для внутренних и наружных измерений. Это очень точный инструмент, позволяющий измерять диаметры, наносить разметку, определять глубину отверстий и пазов, а также прочие расстояния. Штангенциркуль представляет собой металлическую линейку с неподвижной двусторонней губкой. Она выступает в качестве направляющей. По линейке двигается скользящая двусторонняя губка. Зажимая детали между большими губками, можно глядя на положение линейки определять их сечение. Меньшие применяются как кронциркуль для внутренних измерений. При скольжении подвижных губок из линейки выдвигается щуп, который можно применять для определения глубины пазов и отверстий. Погрешность инструмента составляет доли миллиметра. Нужно отметить, что губки штангенциркуля проходят закалку, поэтому ими можно царапать метки по металлу для переноса размера на заготовки.
Особенности выбора циркуля
Циркуль весьма точный инструмент, к качеству которого выставляются особенные требования. В частности это касается материала изготовления и точности подгонки его деталей. Действительно стоящий инструмент делается только из металла. Оправдано применение циркуля из пластика только для черчения. Дело в том, что тонкие штанги и шарнирный механизм их крепления весьма хрупки. Нередки случаи поломки такого инструмента просто за счет раздавливания в портфеле несколькими книгами. Также распространенная проблема срыв механизма разводки штанг. Как следствие они раздвигаются не сообща. Одна может остаться вертикальной, а вторая отодвигаться. Работать таким инструментом можно, но в таком случае его держатель располагается под уклоном, что мешает черчению.
Лучше всего, чтобы инструмент был изготовлен из нержавеющей стали, в крайнем случае из алюминия. В продаже встречается много циркулей из различных сплавов типа силумина, которые при механическом воздействии не гнуться, а ломаются на части. Желательно избегать такого инструмента.
Кроме материала, важно и качество изготовления циркуля. Стоит обращать внимание на наличие в нем люфтов. Их присутствие особенно плохо для инструмента, используемого для переноса размеров. Для черчения это не так страшно, особенно если он просто применяется в обучении.
Циркуль — инструмент для черчения и разметки
Что такое циркуль узнают на уроках математики в начальной школе, продолжается знакомство с этим инструментом на черчении и геометрии. В жизни студентов технических специальностей и у промышленных дизайнеров появляются более сложные варианты: циркуль с двумя иголками и кронциркуль. Кроме этих существует много разновидностей приспособления под названием «циркуль», в статье описаны наиболее часто используемые.
Описание
Когда появился прообраз циркуля у древних архитекторов, не известно. Доказательства его использования можно видеть в вавилонских и ассирийских документах, датируемых вторым тысячелетием до нашей эры. Уже тогда древние ученые чертили окружности с помощью прототипов современных циркулей. Нужно отметить, что в раскопках находят не только инструменты для черчения окружностей, сильно схожие с современными чертежными инструментами, но и приспособления с загнутыми концами для измерения длин, называемые сейчас кронциркуль. В те далекие времена приспособления для начертания окружностей и дуг выполнялись из железа или бронзы.
В древней Руси циркулем пользовались, в том числе и для разметки резных деревянных орнаментов. Такие приспособления были железными и процарапывали окружности на древесине.
С развитием архитектуры, кораблестроения циркули начинают применяться все чаще. Кто бы ни изобрел этот инструмент, он может гордиться тем, что его гениальное изобретение сохранилось в веках и, практически без изменений, используется в современном мире.
Устройство
Чертежный инструмент, к которому мы все привыкли, состоит из пяти основных частей:
Существуют модели, у которых имеется дополнительная фиксация штанг в определенном положении с помощью рычага с шарниром или винтового крепления.
К штанге игла либо приваривается (простой учебный), либо крепится в специальном удерживающем устройстве (профессиональный).
Устройство циркуля не меняется веками, основные его части постоянны, изменчивы лишь материалы, из которых они выполняются.
Разновидности циркулей
Существует множество разновидностей циркулей. В зависимости от выполняемых функций меняется рабочая часть инструмента. Ниже рассмотрим основные виды:
Существуют типы инструментов, измененные в зависимости от направлений деятельности, в которых они используются, например:
Применение
Циркули применяют во многих областях человеческой деятельности.
Циркуль, как и карандаш, нужен каждому уважающему себя геологу, картографу, капитану дальнего плавания, геодезисту, математику, архитектору, строителю.
В духовных практиках и философии циркуль стал символизировать неуклонную и беспристрастную справедливость. Множество профессий и направлений деятельности людей связано с чертежами, их построением, чтением, воспроизведением и во всех этих профессиях бывает необходимо приспособление с четырехтысячелетней историей.
Циркуль — это не только математический инструмент
История циркуля
Все мы использовали циркуль в школе на уроках геометрии и черчения для рисования окружностей и дуг. Как правило, циркуль изготавливают из металла. Он представляет собой две одинаковые по длине «ножки», на конце одной их них находится игла, а другой – грифель.
Есть также циркули с одной ножкой с иглой на конце, а в качестве второй выступает карандаш. Однако циркуль применяется не только для рисования окружностей, но и для измерения расстояний, например на картах. В таком случае используют циркуль с иглами на концах, без грифеля.
Латинское слово «circulus» означает «окружность, круг». В русский язык слово «циркуль», вероятно, пришло через польский или немецкий языки – от слов «cyrkul» или «Zirkel».
Можно достаточно уверенно сказать, что циркулем, равно как и линейкой, пользовались еще в древности, около трех тысяч лет назад. Об этом свидетельствуют постройки и изображения в Древнем Вавилоне и Ассирии. Линии и окружности имеют настолько правильные формы, что их вряд ли можно было бы выполнить без этих инструментов.
История циркуля началась еще несколько тысячелетий назад. Легенды и мифы Древней Греции повествуют нам о том, что этот прибор был изобретен Талосом – племянником Дедала. Талос изобрел устройство, позволяющее рисовать абсолютно идеальный круг, соединив два одинаковых по длине стержня. Можно предположить, что Талосу досталась от дяди склонность к изобретательству. Ведь согласно легенде именно Дедал вместе с сыном Икаром взлетели в небо с помощью изобретенных ими крыльев.
В ходе раскопок древнего кургана во Франции археологами был найден циркуль, возраст которого составляет около двух тысяч лет. Чуть меньше возраст бронзовых циркулей, найденных во время археологических раскопок древнегреческого города Помпеи. Их возраст насчитывает около 1900 лет.
За всю историю циркулей, появилось несколько их видов:
Немногие знают, что циркулем широко пользуются не только в картографии и черчении, но и в медицине. Медики применяют циркуль для замера черепа, бедер и других частей тела человека. Для этого они используют толстотные циркули – большой и малый. С помощью, так называемого циркуль-калипера, можно даже измерить толщину подкожно-жирового слоя. Применяют также и циркуль Вебера для исследования дискриминационной чувствительности, то есть с его помощью определяют порог чувствительности человека.
Мифы и легенды Древней Греции
О том, как появился циркуль, кратко повествуют легенды Древней Греции. Каждый из нас знает историю Дедала и его сына Икара. Но немногие слышали о том, что у Дедала был еще и племянник Талос, сын его сестры. Талант изобретательства был у них в крови: племянник оставил после своей гибели два стержня, соединенных между собой и способных вычерчивать идеальную окружность. Это и был первый циркуль.
Талос изобрел гончарный круг, когда ему было всего 12 лет. Ему же принадлежит и создание пилы: на это его подвиг скелет рыбы. Если бы не гибель Талоса в молодом возрасте, многие, известные нам инструменты или механизмы, появились бы гораздо раньше. Но историки утверждают, что инструменту не менее 3 тысяч лет. Ассирийцы и вавилоняне использовали циркуль и линейку в архитектуре, изображая ровные линии и правильные круги, на храмах, стенах домов, на посуде и кубках. Конкретного источника, повествующего о том, как появился циркуль, история не называет, но без него нельзя было начертить ровного круга ни три тысячи лет назад, ни сейчас.
Какие циркули существуют сегодня?
Сейчас не все разновидности этого инструмента ассоциируются с построением окружностей, но название все равно осталось – условно их можно причислить к циркулям. Все потому, что рабочая часть всех циркулей, независимо от модификации, представляет собой две подвижные ножки (или губки), расстояние между которыми можно менять при их смыкании или размыкании. А вот форма рабочей части уже определяет функцию инструмента. Более детально о каждом из них Вы узнаете из таблицы.
| Название | Описание |
Разметочный циркуль  | Простейшее приспособление для измерения длин и перенесения их с чертежа на деталь. Имеет две остроконечные ножки, которые разводятся и смыкаются за счет шарнирного соединения. Также в конструкции может быть предусмотрен винт, с помощью которого можно зафиксировать ножки в нужном положении для более точного перенесения размеров или сравнения параметров нескольких деталей. |
Чертежный циркуль  | По строению напоминает разметочный, отличительной деталью является кольцо для карандаша, закрепленное на одной из ножек. Зафиксировав карандаш на одной ножке, а другую воткнув в поверхность, на которой будет выполнен чертеж, нужно выбрать необходимое расстояние между ножками и начертить окружность, перемещая карандаш вокруг оси опорной ножки. |
Кронциркуль для наружных измерений  | Состоит из двух загнутых внутрь ножек, между которыми зажимается измеряемая деталь. Даже когда концы циркуля сомкнуты, между ножками остается большое расстояние, что позволяет делать замеры труднодоступных участков заготовок. Если нужны максимально точные данные, то лучше выбрать изделие с фиксирующим винтом. |
Кронциркуль для внутренних измерений  | Состоит из двух ножек, разведенных в разные стороны на концах. Такая конструкция оптимально подходит для измерения ширины отверстий, пазов и углублений. Поместив ножки внутрь и разведя их в стороны, пока они не упрутся в стенки, можно получить точные результаты измерений, чего невозможно добиться при использовании линейки. Такой инструмент еще называют нутромером, так как он предназначен только для внутренних измерений. Не путайте его с устройством, которое называют «нутромер индикаторный», так как пользоваться им нужно по-другому и устроен он иначе. |
Штангенциркуль  | Состоит из линейки (штанги со шкалой делений), с одного конца которой находится неподвижная губка, а вдоль линейки перемещается подвижная. Зажав между ними деталь, можно получить ее наружный размер. У большинства штангенциркулей есть дополнительные верхние губки, которые предназначены для внутренних измерений. Таким образом, устройство сочетает в себе измерение нутромером и кронциркулем. Можно измерять не только длину и ширину деталей, но толщину металлических листов или проволоки. |
Штангенглубиномер  | По виду напоминает штангенциркуль, только предназначен для измерения глубины отверстий, канавок и пазов. Для определения глубины нужно поместить рабочую часть внутрь отверстия до упора, если же необходимо определить высоту уступа, то рабочую часть нужно прислонить к нему и по шкале насечек определить значение. |
Казалось бы, какое простое устройство лежит в основе всех перечисленных инструментов, и сколько различных измерений можно проводить! Причем, используя обычную линейку, не получится добиться такой точности – контактный способ измерений гораздо эффективнее. Именно поэтому до сих пор на производстве и в мастерских циркули являются незаменимыми ручными измерительными инструментами при выполнении заготовок, обработке деталей, контроле соответствия заявленных параметров готовых изделий. Причем, мастеру может понадобиться несколько приспособлений, так как приходится выполнять различные задачи, такие как: измерять нутромером пазы в деревянных заготовках, определять глубину отверстий штангенглубиномером, сопоставлять размеры двух деталей с помощью штангенциркуля и т.д. Поэтому необходимо правильно подобрать инструмент, в зависимости от специфики работ.
Конструкция циркуля может отличаться в зависимости от его назначения. В самом распространенном варианте он состоит из 5 деталей:
Держатель – это центральный элемент циркуля. Он представляет собой штырь с насечками, за который и осуществляется непосредственный захват инструмент во время работы. При прорисовке окружностей вращение циркулем выполняется за счет проворачивания держателя пальцами.
У циркуля 2 штанги, имеющие поворотный узел крепления к держателю. За счет этого возможно их разведение практически до 180 градусов. Увеличивая расстояние между штангами можно повышать радиус прорисовываемой окружности.
На конце штанг имеются наконечники. Один представляет собой иглу, а второй пишущую насадку. Первая может быть не снимаемой или заменяемой. Она менее острая, чем иголка для шитья. Задача иглы выступать точкой отсчета. Она ставится в центр будущей окружности и за счет остроты слегка погружается в поверхность. Это исключает ее сдвиг при проворачивании циркуля. В момент вращения пишущий наконечник чертит на поверхности идеальную окружность, начало которой и конец припадают на одну точку.
Пишущая насадка циркуля может представлять собой механизм крепления под установку грифеля диаметром 2 или 0,5 мм. Инструмент для школьников обычно предусматривает толстый грифель, так как он лучше переносит механическое давление. Тонкая насадка 0,5 мм более точная, она рисует четкую линию, что важно при выполнении чертежей. Также бывают циркули с зажимами, в которые можно вставить карандаш, шариковую ручку, рапидограф.
Конструкция циркуля предусматривает жесткий механизм фиксации положения штанг. Наличие в нем люфта привело бы к несовпадению начала и конца окружности. Нужно отметить, что такое случается при использовании дешевого инструмента, особенно при отсутствии должного опыта пользования циркулем.
Как пользоваться
В основном циркуль используют для рисования правильных окружностей, а также быстрой разметки отрезков одинаковой длины. В отличие от линейки шаблона с внутренними окружностями, он является регулируемым и более компактным.
Чтобы начертить циркулем круг определенного диаметра, необходима линейка. Требуется развести штанги инструмента настолько, чтобы расстояние между иголкой и пишущим грифелем составляло половину диаметра, то есть радиус. Затем иголка прижимается к поверхности в месте центра будущего круга. После этого нужно провернуть циркуль на 360 градусов, чтобы его пишущая насадка прочертила окружность.
В момент черчения необходимо держать инструмент строго за держатель. Давление на штанги не допускается, так как это может повлечь их сдвиг друг от друга. Как следствие правильная окружность не получится.
Также с помощью циркуля можно чертить равные отрезки. Нужно растянуть штанги инструмента так, чтобы расстояние между иголкой и пишущим наконечником было требуемым для переноса. К примеру, их можно установить в начале и конце отрезка, который необходимо скопировать. Чтобы перенести эти показатели, необходимо углубить иголку циркуля на новом месте и оставить на поверхности штрих пишущей насадкой. Далее эти точки соединяются линией, проведенной по линейке. Этот способ переноса расстояния очень точный, так как при его использовании отсутствует округление данных.
Это базовые приемы использования циркуля для черчения. Также существуют более сложные способы его применения. С помощью инструмента осуществляется измерения расстояний по картам, прокладка маршрутов и т.д.
Использование в медицине
С тех давних пор, как появился циркуль, он не претерпел кардинальных изменений, но область его применения значительно расширилась. Медицина – это наука, в которой применяются разные виды этого инструмента. Существует толстотный циркуль: он бывает большой и малый. Служат они для измерения тела и головы человека, его поперечных размеров. С помощью калипера измеряется толщина подкожного жирового отложения. Особенно часто он используется в акушерской практике: измеряется величина таза беременных женщин. Циркуль Вебера – это уже инструмент психофизиологов: им измеряется порог кожной чувствительности человека.
Использование циркуля в геометрии
Над ответом на вопрос о том, для чего нужен циркуль, никто не задумывается долго. Этот предмет знаком даже школьникам младших классов. Главное, для чего нужен циркуль – чертить окружности различных размеров. Школьники постарше уже знают, что циркулем не только чертят окружности, но и решают множество различных геометрических задач.
Например, разделить отрезок на две равные части без чертежных инструментов очень сложно. Использовав циркуль, можно разделить отрезок на две абсолютно одинаковых по длине части. Как видно, для такой операции нужно точки, обозначающие концы отрезка, сделать центрами пересекающихся окружностей. Через точки пересечения этих окружностей по хорде проведем линию. Точка пересечения линии и заданного отрезка разделит этот отрезок ровно пополам.
Вот еще один пример того, для чего нужен циркуль. Допустим, заданы стороны треугольника, который нужно построить на бумаге. «На глаз» невозможно определить правильные углы, который будет иметь такой треугольник.
С помощью циркуля построить фигуру очень легко. Берем отрезок равный одной из сторон треугольника. Из концов отрезка проводим окружности, радиус каждой из которых равен заданной длине стороны треугольника. Места пересечения окружностей и станут углами нужного нам треугольника.
Теперь вы имеете представление о том, для чего нужен циркуль. Картинки, представленные выше, иллюстрируют его использование.
Разновидности циркулей
Существует множество разновидностей циркулей. В зависимости от выполняемых функций меняется рабочая часть инструмента. Ниже рассмотрим основные виды:
Существуют типы инструментов, измененные в зависимости от направлений деятельности, в которых они используются, например: