Come Costruire un Clinometro

Un clinometro, chiamato anche tiltmetro, è uno strumento che misura l'inclinazione verticale, cioè l'angolo compreso fra un piano o l'osservatore e un oggetto alto. Un clinometro semplice, "ad angolo fisso", prevede la possibilità di muoversi molto in avanti e indietro durante le misurazioni. Un "clinometro realizzato con un goniometro" permette di restare fermo e rappresenta una versione artigianale degli strumenti usati molto spesso in astronomia, rilevazioni topografiche, ingegneria e scienze forestali.

Metodo 1

Metodo 1 di 4:

Realizzare un Clinometro Semplice

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Piega un foglio quadrato di carta (20x20 cm) per formare un triangolo. Porta l'angolo in basso a destra sopra il lato sinistro del foglio allineando perfettamente i bordi per creare un triangolo. Se stai usando un normale foglio di carta rettangolare, è probabile che ne avanzerà un'ampia porzione sopra il triangolo. Taglia o strappa questa striscia. Alla fine avrai un triangolo rettangolo isoscele con un angolo di 90° e due di 45°.
- Il cartoncino spesso renderà lo strumento più resistente, ma puoi usare un foglio di carta di qualsiasi tipo. Alla fine puoi anche incollarlo o fissarlo a una base più solida con del nastro adesivo per renderlo più robusto.
Allineala con il lato più lungo del triangolo, l'ipotenusa appunto, in modo che spunti leggermente dal triangolo. Accertati che la cannuccia non sia piegata o schiacciata e che sia ben dritta lungo il lato del triangolo. Puoi fissarla con della colla o nastro adesivo. Dovrai guardare attraverso la cannuccia quando userai il clinometro.^{[1]XFonte di ricerca}
Scegli l'estremità che si trova allineata con l'angolo e non quella che si estende oltre il bordo del foglio. Puoi usare un punteruolo o una biro appuntita per questo lavoro.^{[2]XFonte di ricerca}
Spingilo attraverso il buco e poi fai un nodo per evitare che scivoli. Usa un segmento di spago abbastanza lungo, in modo da avere a disposizione diversi centimetri che penzolano dalla base del clinometro.
Puoi usare una rondella di metallo, una graffetta oppure un altro oggetto simile. La zavorra dovrebbe penzolare a 5 cm o più dall'angolo inferiore dello strumento, per permettere allo spago di ondeggiare liberamente.
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Metodo 2

Metodo 2 di 4:

Usare un Clinometro Semplice

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Tieni l'estremità della cannuccia che sporge dal clinometro vicino all'occhio e punta lo strumento verso l'oggetto che vuoi misurare, ad esempio un albero. Molto probabilmente dovrai inclinare il triangolo per vedere la punta di ciò che stai mirando.^{[3]XFonte di ricerca}
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Muoviti in avanti e indietro finché la cordicella non si allinea con il triangolo. Devi trovare un punto in cui puoi tenere il triangolo completamente piano pur senza perdere di vista la punta dell'albero attraverso la cannuccia, così facendo puoi misurarlo. Il triangolo è in piano quando il peso mantiene lo spago perfettamente allineato con uno dei cateti.
- Quando questo accade, significa che l'angolo di elevazione fra il tuo occhio e la punta dell'oggetto è pari a 45°.
- Se devi accovacciarti o metterti su una piattaforma rialzata per poter trovare una posizione ottimale, allora devi considerare l'altezza del tuo occhio mentre ti trovi in quella determinata postura, diversamente da quello che accade quando osservi l'oggetto restando normalmente in piedi, come verrà descritto nell'ultimo passaggio.
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Misura la distanza fra la tua posizione e la base dell'oggetto usando una rotella metrica. Proprio come quello piccolo del clinometro, l'enorme triangolo formato da te, la punta e la base dell'oggetto alto ha due angoli di 45° e uno di 90°. I due cateti di un triangolo rettangolo isoscele sono sempre uguali fra loro. Misura la distanza che separa la base dell'oggetto dalla posizione in cui ti trovavi nel passaggio precedente. Il valore che rilevi è approssimativamente l'altezza dell'oggetto, ma c'è ancora un'ultima cosa da fare prima di trovare la risposta finale.
- Se non hai una rotella metrica, cammina normalmente verso l'oggetto e conta il numero di passi. In seguito, quando avrai a disposizione un metro, misura l'ampiezza di un tuo passo e moltiplica il valore per il numero di passi che hai contato in precedenza. A questo punto hai trovato la distanza totale e quindi l'altezza dell'oggetto.
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Somma l'altezza della tua linea di sguardo. Dato che hai tenuto il clinometro a livello degli occhi, in realtà hai misurato l'altezza dell'oggetto partendo da questa "quota".^{[4]XFonte di ricerca} Usa un metro a nastro per trovare l'altezza dei tuoi occhi dal terreno e somma il risultato al valore che hai calcolato in precedenza. Ora conosci l'altezza reale dell'oggetto!
- Per esempio, se l'altezza dell'occhio è 1,5 m e la distanza tra te e un albero 14 m, l'altezza totale dell'albero è 15 m.
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Metodo 3

Metodo 3 di 4:

Realizzare un Clinometro con un Goniometro

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Procurati un goniometro a 180°. Questo strumento ha la forma di un semicerchio sul cui bordo sono indicate le ampiezze degli angoli. Puoi acquistarlo ovunque, in cartoleria o al supermercato fra le forniture per la scuola. Sarebbe meglio scegliere un modello con un piccolo foro al centro, lungo la base piatta.
- Se non vuoi comprare un goniometro, puoi fare una ricerca online e trovare dei modelli stampabili. Stampalo, ritaglialo con grande attenzione lungo i bordi e incollalo a una base robusta come un cartoncino o una cartolina.
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Fissa una cannuccia alla base dritta. Appoggiala sopra o vicino al bordo rettilineo del goniometro, in modo che sia parallela ad esso, e tienila in posizione con del nastro adesivo. Verifica che la cannuccia attraversi i due punti 0º che si trovano alle estremità opposte del bordo dritto.
- Se non hai una cannuccia, arrotola un foglio di carta formando un cilindro stretto e usalo al suo posto.^{[5]XFonte di ricerca}
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Lega dello spago facendolo passare nel foro al centro del diametro del goniometro. La maggior parte di questi strumenti è dotata di un piccolo buco sul bordo piatto, in un punto compreso fra i due segni 0°, e allineato verticalmente con la tacca di 90° che si trova lungo il bordo ricurvo. Se il goniometro in tuo possesso non ha il foro oppure questo si trova in un altro punto, incolla lo spago o fissalo con del nastro adesivo al centro del diametro. Verifica che lo spago penzoli liberamente per diversi centimetri al di sotto dello strumento.
- Se stai usando un goniometro di carta, puoi praticare il foro con un punteruolo o una penna a punta fine. Non tentare di fare lo stesso con un goniometro di plastica, perché il materiale è piuttosto debole e andrebbe in frantumi.
Annoda una graffetta, una rondella di metallo o un altro oggetto simile allo spago. Quando terrai il clinometro in mano, il filo penzolerà oltre il bordo circolare dello strumento e la zavorra lo terrà ben teso oltre la tacca che indica un angolo, come 60°. In questo modo puoi conoscere l'inclinazione in cui stai tenendo lo strumento e sfruttare questo dato per trovare l'altezza di oggetti lontani, secondo il metodo descritto nella sezione successiva.
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Metodo 4

Metodo 4 di 4:

Usare un Clinometro Realizzato con un Goniometro

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Afferra lo strumento in modo che la parte curva sia rivolta verso il basso e inclinalo finché non riuscirai a vedere l'estremità dell'oggetto alto (ad esempio un edificio) attraverso la cannuccia o il tubo di carta. Questo metodo ti permette di calcolare l'angolo compreso fra te e la punta dell'oggetto o la sua altezza.
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Misura l'angolo usando il goniometro. Tienilo fermo finché il filo pendente non si ferma. Calcola l'angolo compreso fra il punto mediano del goniometro (90°) e quello attraversato dallo spago mediante una sottrazione. Per esempio, se il filo interseca il bordo del goniometro a 60°, l'angolo di elevazione fra te e la punta dell'oggetto è di 90–60=30º. Se il filo si posizionasse in corrispondenza della tacca a 150°, allora l'angolo di elevazione sarebbe 150-90=60º.
- L'angolo di elevazione è sempre inferiore a 90°, dato che questa ampiezza indica una direzione perpendicolare al suolo.
- La soluzione è sempre un valore positivo (maggiore di 0°). Se sottrai un numero più grande da uno più piccolo e ottieni un valore negativo, ti basta togliere il segno "meno" e otterrai la risposta corretta. Ad esempio, se calcoli 60-90=-30º, l'angolo di elevazione in realtà è +30º.
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Calcola la tangente a questo angolo. La "tangente" di un angolo è definita come il rapporto fra il cateto opposto all'angolo in esame e quello adiacente. In questo caso il triangolo rettangolo è formato da tre elementi: tu stesso, la base dell'oggetto e la sua estremità superiore. Il lato opposto all'angolo in esame è l'altezza dell'oggetto, mentre quello adiacente è la distanza che ti separa dalla base.
- A questo punto puoi usare una calcolatrice grafica o scientifica, un calcolatore online o una tabella con le varie tangenti per ogni angolo e ottenere così il valore che ti interessa.
- Per procedere con una calcolatrice, premi il tasto TAN e digita il valore dell'angolo che hai trovato. Se ottieni una soluzione minore di 0 o superiore a 1, allora cambia l'impostazione degli angoli da radianti a gradi e riprova.
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Misura la distanza che ti separa dall'oggetto. Se vuoi conoscerne l'altezza, devi sapere quanto è distante da te. Usa una rotella metrica oppure conta il numero di passi che devi compiere per raggiungere la base. In seguito misura l'ampiezza di un tuo passo, quando avrai a disposizione un metro. La distanza è pari alla lunghezza di un passo moltiplicato per il numero di passi che hai fatto in precedenza.
- Alcuni goniometri dispongono di un righello sul bordo piano del semicerchio.
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Usa i valori che hai trovato per calcolare l'altezza dell'oggetto. Ricorda che la tangente dell'angolo in questione è pari a (altezza dell'oggetto) / (distanza fra te e la base dell'oggetto). Moltiplica il valore della tangente per la distanza che hai misurato e avrai l'altezza dell'oggetto!
- Per esempio, se l'angolo di elevazione è pari a 35° e la distanza che ti separa dall'oggetto è di 45 unità, allora la sua altezza è 45 x tan (35°) cioè 31,5 unità.
- Somma l'altezza riferita al livello dell'occhio al valore trovato, dato che il clinometro è stato usato a un livello maggiore del suolo.
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Consigli

È molto più semplice usare un clinometro creato con il goniometro con l'aiuto di un'altra persona. Una si occuperà di vedere l'oggetto attraverso la cannuccia e l'altra guarderà la posizione dello spago.

Avvertenze

In genere non viene usato il clinometro artigianale per i lavori di precisione, come le rilevazioni topografiche. In questo caso bisogna affidarsi a uno strumento elettronico.
Se il terreno alla base dell'oggetto che stai osservando si trova a un livello diverso dal tuo, allora potresti ottenere dei dati imprecisi. Cerca di misurare o stimare la differenza fra le altezze e di sottrarla o sommarla ai risultati.