مقياس الارتفاع

جهاز قياس الارتفاع هو أداة لقياس الارتفاع أو التفاوت في الارتفاع . ويمكن استخدام مبدأين مختلفين: حساب المثلثات والضغط الجوي .

الكلمة الإنجليزية مقياس ضغط الدم تنبع من الكلمات اليونانية القديمة ὕψος (húpsos، "الارتفاع") و μέτρον (métron، "قياس").

يُتيح مقياس الارتفاع البسيط قياس ارتفاع مبنى أو شجرة من خلال النظر عبر مسطرة إلى قاعدة وأعلى الجسم المراد قياسه، عندما تكون المسافة بين الجسم والناظر معلومة. أما مقاييس الارتفاع الحديثة فتستخدم مزيجًا من جهاز تحديد المدى بالليزر وجهاز قياس الميل لقياس المسافات إلى أعلى وأسفل الأجسام، والزاوية بين الخطوط الواصلة من الراصد إلى كل منهما لحساب الارتفاع.

يوضح الشكل هنا مثالاً على مقياس الارتفاعات، ويتكون من أنبوب رؤية، ومقياس أفقي ثابت، ومقياس رأسي قابل للتعديل مزود بخيط شاقولي. يعتمد مبدأ عمل هذا المقياس على مبدأ تشابه المثلثات في الهندسة. أولاً، يُضبط المقياس الرأسي القابل للتعديل على ارتفاع مناسب. ثم، كما في الخطوة 1 من الرسم التوضيحي، تُؤخذ قراءة من أعلى الجسم المراد قياس ارتفاعه، وتُسجل القراءة على المقياس الأفقي (h'). وبحساب هذه القيمة، نحصل على الارتفاع (h)، من مستوى نظر الراصد إلى أعلى الجسم. وبالمثل، كما في الخطوة 2 من الرسم التوضيحي، تُؤخذ قراءة من قاعدة الجسم المراد قياس ارتفاعه، وتُسجل القراءة على المقياس الأفقي (d'). وبحساب هذه القيمة، نحصل على المسافة من قاعدة الجسم إلى مستوى نظر الراصد. وأخيراً، تُقاس المسافة (x) من الراصد إلى الجسم.

بالنظر إلى الشكل الهندسي في الخطوة 1، نحصل على الرسم التخطيطي (أ): مثلثان قائما الزاوية، موضحان هنا بزواياهما الصغيرة المتطابقة باللون الأصفر. في الرسم التخطيطي (ب)، نلاحظ أن المثلثين لهما زوايا متطابقة - لكل منهما زاوية قائمة، وهي الزاوية الصغيرة نفسها الموضحة باللون الأصفر، والزاوية الأكبر نفسها الموضحة باللون البرتقالي. لذلك، في الرسم التخطيطي (ج)، نرى أنه باستخدام مبدأ تشابه المثلثات، وبما أن لكل مثلث زوايا متطابقة، فإن أضلاعه ستكون متناسبة: x المسافة إلى الجسم متناسبة مع x'، وهو الارتفاع المحدد على المقياس الرأسي لجهاز قياس الارتفاع، و h ارتفاع الجسم فوق مستوى نظر الراصد متناسبًا مع h'، وهو القراءة من المقياس الأفقي لجهاز قياس الارتفاع.

بما أن ظل الزاوية الصفراء الصغيرة يساوي الضلع المقابل مقسومًا على الضلع المجاور، فإن ظل الزاوية الصفراء الصغيرة يساوي h / x = h' / x'. وبالتالي، h = h'x / x'.

وبالمثل، ينتج عن الهندسة المستخدمة في الخطوة 2 الرسم التخطيطي د: مثلثان قائما الزاوية. بعد ذلك، نلاحظ في الرسم التخطيطي هـ أن المثلثين لهما زوايا متطابقة - لكل منهما زاوية قائمة، وهي الزاوية الصغرى الموضحة باللون الأصفر، والزاوية الكبرى الموضحة باللون البرتقالي. لذلك، نلاحظ في الرسم التخطيطي و أنه باستخدام مبدأ تشابه المثلثات، وبما أن لكل مثلث زوايا متطابقة، فإن أضلاعه ستكون متناسبة: س هي المسافة إلى الجسم، وهي تتناسب مع س'، وهو الارتفاع المحدد على المقياس الرأسي لجهاز قياس الارتفاع، و د هو عمق الجسم أسفل مستوى نظر الراصد، وهو يتناسب مع د'، وهي القراءة من المقياس الأفقي لجهاز قياس الارتفاع.

بما أن ظل الزاوية الصغيرة يساوي الضلع المقابل مقسومًا على الضلع المجاور، فإن ظل الزاوية الصغيرة يساوي د / س = د' / س'. وبالتالي، فإن د = د'س / س'.

وبالتالي فإن الارتفاع الكلي للجسم هو x (d' + h') / x'

يستخدم مقياس الارتفاعات الضغطي كما هو موضح في الرسم (على اليمين) مبدأ أن درجة غليان السائل تنخفض بانخفاض الضغط الجوي ، وأن الضغط الجوي يتغير بتغير ارتفاع نقطة الرصد. ^{[ 1 ]}

يتكون الجهاز من وعاء أسطواني يُغلى فيه السائل، وعادةً ما يكون الماء، يعلوه عمود مُغلّف، يدور البخار في أقسامه الخارجية، بينما يُوضع مقياس حرارة في القسم المركزي . ولاستنتاج ارتفاع المحطة من نقطة الغليان المُلاحظة، من الضروري معرفة العلاقة بين نقطة الغليان والضغط، وكذلك بين الضغط وارتفاع الغلاف الجوي. ^{[ 1 ]}

• قائمة أجهزة قياس الطول أو المسافة أو المدى
• فرانسيسكو خوسيه دي كالداس