مقیاس ورنیه چیست؟

مقیاس ورنیه [به انگلیسی: Vernier scale] مقیاس ثانویه‌ای است که به صورت موازی در کنار مقیاس اصلی تنظیم می‌شود تا دقت بالاتری ارائه دهد. نحوه عملکرد آن بصورت تقسیم هر بخش در مقیاس اصلی به چند بخش کوچک‌تر است. فرض کنید در حال اندازه‌گیری با کولیس هستید، ناگهان کاملاً گیج می‌شوید. شما می‌پرسید: «چرا باید خط تراز شده‌ای که در ورنیه حساب می‌شود؟ چگونه می‌تواند باشد؟» اگر در چنین موقعیتی هستید، این فرصت خوبی برای یادگیری آن است.

ورنیه در ابزارهای اندازه‌گیری مختلف مانند کولیس، میکرومتر، نقاله و ارتفاع‌سنج استفاده می‌شود. ورنیه در کولیس‌های ساده یافت می‌شود. در حالی که در مورد میکرومتر، تنها در برخی میکرومترهای مکانیکی برای افزایش دقت خوانش مقیاس انگشتانه وجود دارد. وجود ورنیه نشانه دقت بالای ابزار اندازه‌گیری است. از این رو، هنگام خرید یک میکرومتر جدید، وجود ورنیه باید یکی از مواردی باشد که در نظر بگیرید.

ورنیه هم در مقیاس خطی و هم در مقیاس دایره‌ای کاربرد دارد. مقیاس خطی را می‌توان در کولیس‌ها و میکرومترها و مقیاس دایره‌ای ورنیه را در ابزارهایی مانند تئودولیت یافت. پیر ورنیه (1580-1637)، ریاضیدان و مخترع فرانسوی است که ورنیه را در سال 1631 ابداع کرد. اما اصطلاح ورنیه توسط ستاره شناس فرانسوی، ژروم لالان (1732-1807) رایج شد.

مکانیزم کار ورنیه بسیار تاثیرگذار است. این مکانیزم به شما امکان می‌دهد تا مشکل اندازه‌گیری را در جاهایی که دقت کمتر از 1 میلی‌متر مهم بوده ولی امکان چاپ و خوانش علائم مربوط به آن مشکل است را به راحتی حل کنید.

مقیاس ورنیه چگونه کار می‌کند؟

وقتی چیزی را اندازه نمی‌گیرید، مقدار 0 روی ورنیه و مقیاس اصلی کاملاً تراز هستند. سپس، هنگامی که ورنیه به کمک انگشتانه می‌لغزد، می‌بینید که علامت دوم بعد از مقدار 0 در ورنیه با یک علامت در مقیاس اصلی تراز می‌شود. سپس نوبت سومین علامت ورنیه است که با یک علامت در مقیاس اصلی همسو شود.

با دقت به مقیاس نگاه کنید، علامت 0 در مقیاس ورنیه بسیار کمی به سمت یک تقسیم در مقیاس اصلی حرکت می کند. از سوی دیگر، علامت‌های تراز شده به طور متناوب به سمت راست بعدی حرکت می کنند. هر بار که علامت تراز به سمت راست تنظیم شود، برابر با وضوح یا کمترین تعداد مقدار ورنیه است.

ثابت ورنیه چیست؟

ثابت ورنیه کوچکترین افزایشی است که ورنیه ارائه می‌دهد. مقدار ثابت ورنیه با کم کردن یک تقسیم مقیاس اصلی بر یک تقسیم مقیاس ورنیه به دست می آید.

ثابت ورنیه (LC) = تقسیمات بخش مقیاس اصلی (MSD) – تقسیمات بخش ورنیه (VSD)

به عنوان مثال، یک تقسیم در مقیاس اصلی 1 میلی‌متر و یک تقسیم در ورنیه 0.9 میلی‌متر است. بنابراین، ثابت ورنیه 0.1 میلی‌متر خواهد بود.

طراحی مقیاس ورنیه

قصد داریم یک ورنیه با دقت 0.1 میلی‌متر بسازیم. فرض می‌کنیم 10 بخش در مقیاس اصلی موجود است و فاصله آن 10 تقسیم بر 1 سانتی‌متر است. فرض کنید می‌خواهیم ورنیه نیز 10 تقسیم‌بندی داشته باشد. فاصله ورنیه آن 10 بخش چقدر باید باشد؟

حداقل تعداد (LC) = 1 بخش مقیاس اصلی (MSD) – 1 بخش مقیاس ورنیه (VSD)

0.01 سانتی‌متر = (1 سانتی‌متر/10 تقسیم) – ( x /10 تقسیم)

x = 0.9 cm

همانطور که پاسخ نشان می‌دهد، ما به یک ورنیه نیاز داریم که دارای فاصله 0.9 سانتی‌متری با 10 تقسیم بر روی آن باشد که در آن طول هر تقسیم 0.09 سانتی‌متر (0.9 میلی‌متر) است.

با افزودن 3.00 میلی‌متر (علامت قرمز سمت چپ) در مقیاس اصلی ثابت به ورنیه 0.58 میلی‌متر (علامت قرمز سمت راست)، کولیس مقدار 3.58 ± 0.02 میلی‌متر را نشان می‌دهد. قرائت مقیاس اصلی در سمت چپ صفر در ورنیه است. قرائت ورنیه با قرار دادن بهترین خطوط تراز بین دو مقیاس بدست می‌آید. همچنین، حکاکی 0.02 میلی‌متری خوانایی کولیس را نشان می‌دهد و “ثابت ورنیه” برای این مقیاس است.