Логарифмическая линейка

Бурный рост народного· хозяйства нашей страны требует высокой механизации труда инженеров и техников, рабочих и служащих, колхозников, всех тружеников советского общества. Немаловажное значение nриобретают механизация и техника вычислительных работ, где наряду с электронно-счетными машинами исnользуются всевозмож­ные таблицы и счетная логарифмическая линейка. Логарифмическая линейка является достуnным и портативным счетным прибором, nозволяющим значительно сократить время и труд на всевозможные вычисления.

В настоящее время происходит быстрое развитие и внедрение в практику счетных приборов и вычислительных машин. Однако счетная логарифмическая линейка продолжает оставаться самым массовым вычис­лительным прибором для расчетов, не требующих боль­шой точности и скорости. Научиться быстро и точно работать на логарифмической линейке значительно легче, чем это многим кажется.

Логарифми́ческая лине́йка, счётная линейка — аналоговое вычислительное устройство, позволяющее выполнять несколько математических операций, в том числе умножение и деление чисел, возведение в степень (чаще всего в квадрат и куб), вычисление квадратных и кубических корней, вычисление логарифмов, потенцирование, вычисление тригонометрических и гиперболических функций и некоторые другие операции. Если разбить вычисление на три действия, то с помощью логарифмической линейки можно возводить числа в любую действительную степень и извлекать корень любой действительной степени. ГОСТ 5161—72 - ГОСТ 5181—72.

До появления карманных калькуляторов этот инструмент служил незаменимым расчётным орудием инженера. Точность расчётов — около 3 значащих цифр.

Линейки, выпускавшиеся в СССР, в отличие от линейки на фото, почти всегда имели дополнительную сантиметровую шкалу у скошенного края, как и у обычной линейки. Стандартная линейка имела длину 30 см, что было удобно для геометрических работ с форматом А 4. При этом логарифмические шкалы имели длину 25 см, на концах обычно наносились их обозначения. Реже встречались линейки малого размера со шкалами длиной 12,5 см и большого размера — со шкалами длиной 50 см.

Внимание вычислителей заслуживает выпускаемый московским заводом «Калибр» логарифмический диск «Спутник», предназначенный, как и нормальная счетная логарифмическая линейка, для различных вычислений (логарифмические круги), преимущество которых заключалось в их компактности. В начале XX века для вычислений с повышенной (в 10—100 раз) точностью пользовались

настольными счётными вальцами — механическим устройством, в котором логарифмические шкалы нанесены на образующие цилиндров, один из которых может соосно перемещаться вдоль другого и вращаться вокруг него.

Историческая справка

Логарифмическая шкала — прямолинейный отрезок, па котором отложены логарифмы чисел и тригонометрических функций — основа устройства счетной линейки,— была предложена лондонским про­фессором Эдмунтом Гунтером (1581—1626), т. е. спустя примерно шесть лет после опубликования (1614) Д. Непером (1550—1617) его работы о логарифмах. В 1620 г. Э. Гунтер сделал доклад об Этом в Парижской Академии наук с демонстрацией своей линейки, на которой основными являлись шкалы — чисел, квадратов, кубов, синусов и тангенсов. Прототипом современной счетной линейки явилась конструкция прямоугольной логарифмической линейки, разработанной англича­нином Р. Биссакером в 1654 г. И только в 1851 г. Мангейм (Фран­ция) предложил к линейке бегунок; с этого времени она приняла современный вид. В России логарифмическая линейка впервые была описана А. Д. Фарварсоном в его работе «Книжица о сочинении и описании сектора шкал плоской и гунтерской со употреблением оных инструментов в решении различных математических проблем», опубликованной в 1739 г. В конце XIX в. счетные логарифмические линейки стали изго­товляться на фабриках и с этого времени начали появляться не только универсальные счетные линейки со шкалами разной длины и с различными приспособлениями (микрометренными винтами, лупа­ми и другими деталями) для уточнения и облегчения вычислений, но и специальные счетные линейки (электротехнические, для эконо­мистов, а позднее — геодезические, для радиотехнических расчетов и др.), отличающиеся от универсальных наличием специальных шкал. К этому же времени относится и появление счетных линеек с двойными логарифмическими шкалами.

Одновременно (1622 год) свой вариант линейки, мало чем отличающийся от современного, опубликовал в трактате «Круги пропорций» Уильям Отред, который и считается автором первой логарифмической линейки. Сначала линейка Отреда была круговой, но в 1633 году было опубликовано, со ссылкой на Отреда, и описание прямоугольной линейки. Приоритет Отреда долгое время оспаривал Ричард Деламейн, который, вероятно, независимо реализовал ту же идею. Дальнейшие усовершенствования сводились к появлению второй подвижной линейки-«движка» (Роберт Биссакер, 1654 и Сет Патридж, 1657), разметке обеих сторон линейки (тоже Биссакер), добавление двух «шкал Уингейта», отметке на шкалах часто используемых чисел (Томас Эверард, 1683). Бегунок появился в середине XIX века (А. Мангейм).

Устройство и принципы использования

Принцип действия логарифмической линейки основан на том, что умножение и деление чисел заменяется соответственно сложением и вычитанием их логарифмов.

Простейшая логарифмическая линейка состоит из двух шкал в логарифмическом масштабе, способных передвигаться относительно друг друга, являя собой образец транспарантной номограммы. Более сложные линейки содержат дополнительные шкалы на корпусе и движке и прозрачный бегунок (иногда он называется также ползунко́м или визи́ром) — прозрачную рамку (из стекла, плексигласа и т.п.), на которой нанесены несколько рисок (визи́рных линий), позволяющих фиксировать на шкалах числа; бегунок может свободно двигаться вдоль корпуса, визирные линии нанесены перпендикулярно шкалам. На обратной стороне корпуса линейки могут находиться какие-либо справочные таблицы. Движок обычно размечается шкалами с обеих сторон, результаты с его обратной стороны (где часто размещаются шка́лы тригонометрических функций) могут считываться в специальных вырезах на обратной стороне корпуса линейки, пользователь может также извлечь движок из корпуса и вставить его обратной стороной вперёд.

Пример умножения 2×3 или деления 6/3. Для умножения на нижней (неподвижной) шкале находим число 2, совмещаем с ним 1 на верхней шкале (движке), находим на движке число 3 и напротив него считываем на нижней шкале результат умножения, 6. Для деления находим 6 на неподвижной шкале, выставляем напротив число 3 на движке, напротив единицы на движке считываем на нижней шкале результат деления, число 2

Пример умножения 2×3 или деления 6/3. Для умножения на нижней (неподвижной) шкале находим число 2, совмещаем с ним 1 на верхней шкале (движке), находим на движке число 3 и напротив него считываем на нижней шкале результат умножения, 6. Для деления находим 6 на неподвижной шкале, выставляем напротив число 3 на движке, напротив единицы на движке считываем на нижней шкале результат деления, число 2

Для того чтобы вычислить произведение двух чисел, начало или конец подвижной шкалы совмещают с первым множителем на неподвижной шкале, а на подвижной шкале находят второй множитель. Напротив него на неподвижной шкале находится результат умножения этих чисел:

Чтобы разделить числа, на подвижной шкале находят делитель и совмещают его с делимым на неподвижной шкале. Начало (или конец) подвижной шкалы указывает на результат.

С помощью логарифмической линейки находят лишь мантиссу числа, его порядок вычисляют в уме. Точность вычисления зависит от длины шкалы и для нормальных линеек (25 см) составляет 3—4 значащих цифры. Для выполнения других операций используют бегунок и дополнительные шкалы.

Следует отметить, что, несмотря на простоту, на логарифмической линейке можно выполнять достаточно сложные расчёты. Раньше выпускались довольно объёмные пособия по их использованию.

Логарифмическая линейка в XXI веке

Логарифмические линейки широко использовались для выполнения инженерных расчётов примерно до начала 1980-х годов, когда они были вытеснены калькуляторами.

Однако в начале XXI века логарифмические линейки получили второе рождение в наручных часах:

следуя моде, производители некоторых марок (среди которых Breitling, Citizen, Orient) выпустили модели со встроенной логарифмической линейкой, выполненной в виде вращающихся колец со шкалами вокруг циферблата. Производители обычно называют такие устройства «навигационная линейка». Их достоинство — можно сразу, в отличие от микрокалькулятора, получить информацию, соответствующую табличной форме представления (например, таблицу расхода топлива на пройденное расстояние, перевода миль в километры, подсчёт пульса, определение скорости поезда и тому подобное). Однако в большинстве случаев логарифмические линейки, встроенные в часы, не оснащены шкалами для вычисления значений тригонометрических функций.

Виды линеек

Литература

Заключение

При выборе счетной логарифмической линейки той или иной конструкции следует учитывать эксплуатационные особенности каждой из них.

Понравилась статья? Ставьте лайки!